新河煤矿采空区双侧漏风判定技术的应用

马勇+侯志凯+吴德勋+李敏

摘 要：新河煤矿所开采煤层为自燃煤层。在回采过程中，由于开采强度大，冒落空间高，采面配风量加大，漏风强度增大，采空区遗煤有自燃的危险。为探明采空区漏风通道，利用SF6示踪气体测漏技术查找可疑漏风源与漏风汇的位置，确定漏风通道，为矿井火灾防治提供了科学依据[1]。

关键词：SF6示踪气体；采空区；小煤柱；测漏风

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.066

1 SF6漏风测试原理及方法

目前国内外关于矿井漏风检测技术的研究有许多，示踪气体检测法作为一种成熟可靠的技术在国内外得到长期而广泛的应用，SF6示踪气体测定技术是一种灵敏度较高的方法[2]。

1.1 SF6的性质

SF6是一种无色、无嗅、无毒，具有惰性的非燃烧性气体。它的物理活性大，在扰动的空气中可以迅速混合而均匀地分布在检测空间内。SF6的检出灵敏度高，不溶于水，无沉降，不凝结，不为井下物料表面所吸附，不与碱起作用，是一种良好的负电性气体。

1.2 漏风检测原理

SF6示踪气体检测技术一般由释放、取样、分析和资料整理与判断等程序组成。在需要检测的井巷风流中，在漏风源（能位高处）处连续稳定地释放一定量的SF6气体，同时在漏风汇（能位低处）处取样分析，根据气样分析仪器分析结果中是否含有SF6气体，推判有无漏风、漏风方向和漏风量。

当井巷为正压漏风时，沿途风流中的SF6示踪气体浓度相等；若为负压漏风时，沿途风流中的SF6示踪气体浓度逐渐下降，但通过井巷中的示踪气体总量不变，据此根据实际情况选择适应的漏风检测方法，即可计算出漏风量和漏风率，从而分析漏风规律。

1.3 漏风检测和计算方法

（1）漏风检测方法。在一条存在连续负压漏风的巷道中，将释放装置放在漏风点的进风侧R处，连续定量地释放SF6示踪气体，释放量为q（m3/min），在与释放点下侧布置取样点Si，取样测定SF6示踪气体浓度Ci；在漏风点的下风侧布置取样点Si+1，取样测定SF6示踪气体浓度Ci+1。示踪气体的释放与接收位置示意图见图1

根据q、Ci和Ci+1可以计算出井巷的漏风量。

（2）漏风量的计算。井巷的漏风量可根据式（1）计算。

2 现场漏风测试

为检测工作面漏风量的变化情况，以便更有针对性地采取漏风封堵及自然发火预防措施，对井下5302工作面的漏风量进行了测定工作。

5302工作面5304工作面整体为负压通风，但在进风巷存在正压漏风情况，因此，SF6示踪气体释放地点及接收地点分段进行设置，如下图所示。

示踪气体检测与气样采集

2.1 第1次测试

2月23日上午9：00，将SF6释放装置连接好，各取样点人员携带SF6测定器到位准备好后，开始进行测定工作。释放点A实际以15L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

上午9：10，5302进风巷接收点A1检测到示踪气体，待气流稳定后读取测试数据为12ppm。

上午9：25，5302回风巷接收点A2检测到示踪气体，读取测试数据为10ppm。

上午9：40，5304回风巷接收点A3未检测到示踪气体，测试数据为0ppm。

2.2 第2次测试

2月23日上午9：45，在释放点B实际以15L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

上午10：00，5302进风巷接收点B3检测到示踪气体，待气流稳定后读取测试数据为12ppm。

上午9：55，在释放点B2实际以15L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

上午10：15，5302进风巷接收点B3检测到示踪气体，待气流稳定后读取测试数据为13ppm。

2.3 第3次测试

2月24日上午9：05，在释放点C1实际以20L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

上午9：15，5302進风巷接收点C3检测到示踪气体，读取测试数据为18ppm。

上午9：20，在释放点C2实际以20L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

上午9：30，5302进风巷接收点C3检测到示踪气体，读取测试数据为21ppm。

2.4 第4次测试

2月24日上午10：10，在释放点D1实际以15L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

上午10：25，5304进风巷接收点D3检测到示踪气体，读取测试数据为16ppm。

上午10：35，在释放点D2实际以15L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

上午10：55，5304进风巷接收点D3检测到示踪气体，读取测试数据为19ppm。

上午11：05，5304进风巷3号孔内检测到示踪气体，读取测试数据为1ppm。

2.5 第5次测试

2月24日中午12：10，在释放点E实际以15L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

中午12：25，5304进风巷接收点E2检测到示踪气体，读取测试数据为24ppm。

中午12：35，5304进风巷接收点E3检测到示踪气体，读取测试数据为18ppm。

中午12：45，5304进风巷接收点E2检测到示踪气体，读取测试数据为23ppm。

中午12：50，5304进风巷接收点E1检测到示踪气体，读取测试数据为27ppm。

中午13：05，5304回风巷接收点E4检测到示踪气体，读取测试数据为18ppm。endprint

2.6 第6次测试

3月4日上午9：10，在释放点F实际以15L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

上午9：25，5304进风巷接收点F1检测到示踪气体，读取测试数据为23ppm。

上午9：35，将SF6释放装置转移至F2实际以15L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

上午9：50，5304进风巷接收点F1检测到示踪气体，待气流稳定后读取测试数据为24ppm。

上午10：00，将SF6释放装置转移至F3实际以15L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

上午10：15，5304进风巷接收点F1检测到示踪气体，读取测试数据为30ppm。

上午10：25，将SF6释放装置转移至F4实际以15L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

上午10：40，5304进风巷接收点F1检测到示踪气体，读取测试数据为31ppm。

上午10：55，将SF6释放装置转移至F5实际以15L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

上午11：15，5304进风巷接收点F1检测到示踪气体，读取测试数据为33ppm。

中午12：10，将SF6释放装置转移至G1实际以15L/min的释放速率开始连续稳定地释放SF6示踪气体。

中午12：15，5304进风巷接收点G2检测到示踪气体，读取测试数据为21ppm。

中午12：25，5304进风巷接收点G3检测到示踪气体，读取测试数据为20ppm。

中午12：35，5304进风巷接收点G4检测到示踪气体，读取测试数据为18ppm。

中午12：50，5304进风巷接收点G5检测到示踪气体，读取测试数据为18ppm。

3 测试结果及分析

3.1 测试结果及分析

漏风量计算结果如表1所示。

4 结论

4.1 漏风通道及漏风方向

（1）原5302轨道顺槽向5302回风顺槽漏风；

（2）5302采空区、5301采空区向5302回风顺槽漏风；

（3）5302进风顺槽向5301采空区漏风；

（4）5304进风顺槽向5301采空区漏风；

（5）5301采空区向5304开切眼漏风。

4.2 漏风量

（1）5302采空区、5301采空区、原5302轨道顺槽向5302回风巷漏风量为250m3/min；

（2）5302进风顺槽口到断层前位置向5301采空区漏风量为96m3/min；

（3）5302进风顺槽断层前后位置向5301采空区漏风量为158m3/min；

（4）5304进风顺槽口到断层前位置向5301采空区漏风量为148m3/min；

（5）5304进风顺槽拐弯处到断层前位置向5301采空区漏风量为27m3/min；

（6）5304进风顺槽断层前后位置向5301采空区漏风量为125m3/min；

（7）5304进风顺槽断层后（3号孔位置）到3号孔往下50m处位置向5301采空区漏风量为16m3/min；

（8）5304進风顺槽3号孔往下50m处到3号孔往下85m处位置向5301采空区漏风量为29m3/min；

（9）5304进风巷2号孔到1号孔位置向5304进风巷漏风量为36m3/min；

（10）5304进风巷1号孔到开切眼进风隅角处位置向5304进风巷漏风量为83m3/min；

（11）5304开切眼进风隅角到回风隅角位置测试漏风量为0。

4.3 结束语

利用示踪气体测定漏风通道，检测精度高，操作简单，是较为理想的漏风测定方法；通过压差计预先分析漏风方向，初步判定漏风源位置，释放示踪气体后，在井巷相应地点接收，通过分析确定了漏风通道，得出漏风量，为采空区遗煤自燃防治工作提供了科学依据；根据测定结果指导相应的防火工作，可对煤矿采空区漏风通道进行封堵，巷道喷涂化学防火材料堵漏等措施。还可优化采用均压技术降低漏风源压差，指导煤矿采空区注氮位置及注氮量，对于防治遗煤自燃，保证矿井安全生产具有重要意义。

参考文献：

[1]刘国忠.SF6示踪气体脉冲释放法在小煤窑漏风检测中的应用[J].能源技术与管理，2017，01（42）：134-135.

[2]陈汝祥，戴广龙等.基于示踪技术的Y型通风工作面采空区漏风检测[J].煤炭科学技术，2010，38（02）：35-38.endprint