综采工作面一通三防安全保障技术应用

肖学

(山西西山晋兴能源有限责任公司，山西太原030053)

综采工作面一通三防安全保障技术应用

肖学

(山西西山晋兴能源有限责任公司，山西太原030053)

以河东煤田兴县矿区斜沟煤矿18105工作面作为示范，从通风、防尘、防灭火和瓦斯预防等方面，分析了年产千万吨级矿井大采高综采工作面的安全保障技术措施，确立了大采高综采工作面必须具备的安全保障体系，建立煤层注水、工作面作业在线除尘，传感检测、束管监测等主动与被动相结合的防灭火工程技术措施，以达到矿井高产高效、安全生产的目的，为类似条件矿井工作面在通风、防尘和防灭火方面提供参考。

综采工作面;千万吨;一通三防;安全保障

1 工作面基本情况

西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿18105工作面地面标高:+990～1 185 m，工作面标高+855～ 914 m，位于矿井700水平11采区北部。工作面埋深约300 m．煤层总厚5.0～6.4 m，平均6.0 m，煤层倾角6°～10°，平均8°，可采储量9.072 Mt，煤体较硬，f =2～3．基本底为中细粒砂岩，厚度8.62～18.03 m，直接底为灰黑色砂质泥岩，厚度0～1.60 m;直接顶为灰黑色泥岩，厚度0～1.35 m，煤层基本顶为灰白色中粗粒砂岩，厚度10.30～18.92 m．18105工作面巷道布置示意图见图1．

图1 18105工作面巷道布置示意图

2 安全保障技术

2.1 工作面平巷通风技术

在煤矿井下很难用实测风筒风量和风压的方法精确计算相关参数，风筒漏风和风筒中风量存在不均匀性，风量与风压取决于单位长度风筒风阻和单位长度风筒漏风风阻。

一条材质均匀、直径恒定的风筒，其单位长度的漏风风阻是恒定的，当局部通风机为其提供的风量、风压确定后，其出口风量、漏风量、漏风分布与压力分布都是可以确定的。所以，当风筒入口风量、入口静压和风筒出口风量确定后，风筒单位长度的漏风风阻也是确定的。

通过实测风筒出口风量、入口风量和静压，便可计算出风筒单位长度的风阻和单位长度的漏风风阻，根据风筒的相关参数，可求得工作面单巷掘进最大长度。

预测掘进工作面的风量就是根据局部通风机的风压特性曲线和风筒参数求风筒的入口风量、入口静压和出口风量。按经验选取局部通风机出口风量，代入风压特性曲线中，获得局部通风机静压;根据静压重新计算求得出口风量和风筒上的风压降，直到满足精度要求为止。当计算出的风筒压降与风机静压之差满足精度要求时，同时计算出的风筒出口风量即为所预测掘进工作面风量。

预测单巷掘进最大风筒长度，就是在已知局部通风机风压特性曲线、风筒参数、风筒出口风量的条件下，求风筒的最大长度。按经验选取局部通风机出口风量，代入风压特性曲线中，获得局部通风机工况，风筒静压或风筒出口风量时，停止计算。设定的风机风量大、风压小，应减小风机风量;反之，应增加风机风量。

2.2 综合防尘技术

1)工作面采煤机除尘装置。

采煤机使用负压二次除尘装置，配套供水自动控制水箱、加压泵。喷雾压力提高至8 MPa，喷嘴很少堵塞，采煤机前后滚筒被负压二次降尘装置和采煤机组内喷雾全部覆盖。经过加压的水流使喷雾系统产生负压，负压提高喷雾装置吸尘效果，达到降尘目的，最终采煤机机身周围煤尘大幅度降低。

2)支架架间喷雾装置。

对支架架间喷雾进行改进，在不改变降架喷雾的同时构成支架自动常开喷雾系统。传统支架架间喷雾是每隔几台支架安装1个，且只有1个喷嘴，防尘效果不佳。经改进，每台支架安设一个架间喷雾，每个架间喷雾设3个喷嘴，成伞形布置，移架时自动喷雾降尘，覆盖整个机道;同时为降低整个工作面的煤尘，每台支架增加一个电磁阀，与喷雾加压泵联锁，将每10台支架其中1架的支架喷雾改造成自动常开喷雾，割煤时随着喷雾加压泵的开启，支架常开喷雾自动打开，由于风流的作用，形成数十米的喷雾雾化带，进行喷雾降尘。结果表明，使用后移架处煤尘为使用前的1/6，降尘效果明显。

3)技术改进。

改进了降低采煤工作面煤尘的方式:a)在18105进风巷口安设红外线自动水幕，从采煤工作面进风流入口减少煤尘浓度。b)在采煤机机身增设了负压二次降尘装置，供水自动控制水箱的配备，加压泵的更换，从源头上减少了煤尘的产生。c)改进支架架间喷雾构成自动常开喷雾系统，降低采煤工作面的煤尘浓度，从整个采煤工艺上降低煤尘的浓度，提高防尘效果。

2.3 控制工作面采空区自燃

1)监测监控系统布置见图2，一氧化碳探头和温度探头分别布置在工作面上隅角和回风巷口，距回风巷口10～15 m．

图2 监测监控系统图

2)温度传感器安设位置及要求。

根据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》，温度传感器的设置如下:

a)温度传感器应安设在风流稳定的位置，垂直悬挂在巷道上方，距顶板≤300 mm，距巷壁≥200 mm，安装维护方便，不应影响行人和行车。

b)温度传感器的报警值为30℃．温度传感器设置见图3．

图3 温度传感器设置图

3)人工检测一氧化碳与温度的要求。

瓦斯检查员要在各采掘工作面的回风、采区主要回风巷、工作面上隅角、采空区人工检查各种气体浓度和温度，检查次数同瓦斯检查。

瓦斯检查和相关工作人员必须对采空区的回风道和支架的掩护梁向采空区2～5 m检测相关气体参数。工作面采空区气体参数测点布置示意图见图4．

图4 工作面采空区气体参数测点布置示意图

2.4 预防和控制采空区遗煤自燃

根据煤矿落山“三带”分布规律，使采空区范围内的浮煤尽快置于无氧带是防止煤层自燃的主要技术手段。针对千万吨矿井综采工作面的特点，应加快工作面推进速度，减少采空区遗煤氧化升温时间，使氧化升温时间小于遗煤自燃发火期，将采空区遗煤温度控制在着火临界点以下，成功预防了采空区遗煤自燃。

1)采空区“三带”宽度的确定。

通过实测采空区的方法确定采空区“三带”的宽度。

2)18105工作面采空区“三带”宽度的估算。

根据工作面的几何参数和采空区矸石冒落情况，初步确定采空区氧化(自燃)带宽100 m、冷却带宽60 m．

3)18105工作面最小月推进度。

按照回采工艺设计，该工作面日推进度20.8 m，按月均27.5个工作日计算(330天/年)，工作面月推进度为572 m．根据估算的氧化(自燃)带宽度和煤层最短发火期52天，考虑1.5～2.0的备用系数，计算出工作面最小月推进度为:79.3～105.8 m．

4)合理工作面长度与推进速度的确定。

根据18105工作面初步设计，工作面长295 m，工作面月推进度572 m，考虑采空区氧化(自燃)带宽度100 m，则初步设计的工作面长度和工作面推进度能够满足工作面防灭火需要。

3 结论

从通风、防尘、防灭火等方面，分析了年产千万吨级矿井综采工作面一通三防安全保障技术措施，确立了斜沟煤矿的安全保障体系，建立了煤层注水、工作面作业在线除尘，传感检测、束管监测，主动与被动相结合的防灭火工程措施，充分保证矿井安全生产。为今后大采高综采工作面在一通三防方面的工作提供了技术支持，对类似条件矿井在防灭火方面有一定参考价值。

［1］杜计平，孟宪锐．井工煤矿开采学［M］．徐州:中国矿业大学出版社，2014:26－36.

［2］杜计平，汪理全．井工特殊开采方法［M］．徐州:中国矿业大学出版社，2011:113－121.

［3］汪理全，郑西贵，屠世浩．煤矿矿井设计［M］．徐州:中国矿业大学出版社，2013:83－89.

Application of Security Technology of Ventilation and Protections of Fire，Gas and Dust in Fully M echanized W orking Face

XIAO Xue

Xiegou coalmine 18105 working face is as the example，security technicalmeasures of largemining height fully mechanized working face in annual output ten million tons coalmine is analyzed from ventilation，dust prevention，fire and gas prevention．Prerequisite safety guarantee system of large mining height fully mechanized working face is ensured．The active preventing and extinguishing project techniquemeasures such as coal seam injection，working face online cleaning combined with the passive techniquemeasures such as sensor detection，dustmonitoring are established．Achieves the goal of high output，efficiency and safety production．Itprovides the reference for ventilation，dust and fire prevention on the similar conditions of coalmine working face．

Fullymechanized mining face;Ten million tons;Ventilation and protections of fire，gas and dust; Safety guarantee

TD7

B

1672－0652(2015)09－0013－03

2015－07－15

肖学(1979—)，男，山西晋城人，2002年毕业于太原理工大学，工程师，主要从事煤炭开采技术管理工作(E－mail)13546398193@163．com