均压通风技术在综采工作面防灭火的应用

刘龙海 宋玉明

（山西沁和能源集团有限公司候村煤矿，山西 晋城 048000）

均压通风技术是一项合理、高效的通风管理技术[1-2]，常应用于煤矿调节、控制井下通风系统中，尤其是综采工作面瓦斯防治及防灭火管理。通过控制工作面进、回风巷空气流动情况，调节工作面风压压差，且将压差稳定到合理的区间，有效控制工作面采空区漏风量，抑制采空区煤体使其无法自燃，防止工作面上隅角CO 积聚，保障综采工作面的安全生产[3-5]。沁河能源候村煤矿生产能力为120 t/a，矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井，主采3 号煤层，煤层自燃倾向性等级为Ⅰ类，自然发火周期为59 d，属容易自燃煤层。矿井通风方式为抽出式，主斜井及副立井进风，东翼风井回风。矿井以往采用以JSG-8 束管监测系统为主、人工监测为辅的煤层自燃监测系统，采用喷洒阻化剂、注水、注浆等防灭火措施。矿井现采工作面为3605 综采工作面，受地质构造影响，工作面回采过程中局部丢有底煤，由于采空区漏风量较大，造成采空区内遗煤发生自燃，导致工作面上隅角CO 异常涌出，甚至出现超限的现象。

1 3605 综采工作面概况

3605 综采工作面北临3603 已回采工作面，南为-175 m 东翼皮带运输大巷、东翼轨道运输大巷及煤柱，东至四采区保护煤柱，西至三采区轨道下山保护煤柱。3605 综采工作面受候村滑动构造影响，3 号煤层赋存不稳定。根据该工作面运输巷、回风巷掘进期间实揭地质资料及工作面临近钻孔10915、钻孔10807 资料分析，该工作面煤层分布不均一，煤层厚度0.1～10.2 m，平均厚度4.6 m，煤层顶底板起伏较大。煤层顶板为中粒砂岩，平均厚度12.5 m，顶板坚硬，硬度系数5～7；煤层底板为砂质泥岩，平均厚度8 m，硬度系数2～3。工作面煤层顶底板岩性见表 1。3605 综采工作面在掘进期间由于局部顶底板起伏较大，工作面运输巷、回风巷局部煤层赋存较厚，达到10.2 m 左右，存在丢底煤现象。工作面走向长度502～698 m，倾斜长度160 m，可采储量58 万t。工作面采用走向长臂后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。采用U 型通风系统，其中3605 胶带巷为进风巷， 3605 辅运巷为回风巷，巷道断面形状均为半圆拱型，采用U 型钢支护形式。

表1 工作面顶底板岩性

2021 年5 月12 日—15 日，3605 综采工作面组织生产期间，上隅角CO 出现异常涌出现象。通过现场人员检测及查看束管监测系统，CO 气体含量为1.2×10-5～3×10-5且持续涌出，CO 传感器出现四次报警。通过组织人员现场调查及分析，确定CO异常涌出的原因为采空区漏风造成遗留煤层氧化、自燃，产生的CO 气体进入工作面，导致工作面在生产期间上隅角CO 异常涌出，造成工作面停产。

2 均压通风技术的应用

2.1 均压通风系统布置

在工作面原U 型通风系统的基础上，在工作面进风巷构筑调风设施，通过调配工作面进风量实现均压通风。工作面理论配风量为1041 m3/min，结合工作面生产需要，实际配风量为1621 m3/min。采用均压通风方式的目的为减小进风巷配风量，从而控制向工作面采空区的漏风量，减小进风巷与回风巷之间的风压压差，防止采空区内煤体自燃产生CO涌入工作面。

2.2 现场应用效果分析

采用均压通风前，3605 进风巷风量为1621 m3/min，风压为281 Pa；回风巷风量为1648 m3/min，风压为320 Pa。采用均压通风后，3605 进风巷风量为1190 m3/min，风压为382 Pa；回风巷风量为1208 m3/min，风压为413 Pa。工作面均压通风系统示意图如图1 所示。

图1 均压后的通风系统示意

（1）3605 工作面进风巷与回风巷在采用均压通风方式前后风量差分别为27 m3/min、18 m3/min，漏风量减少9 m3/min。

（2）3605 工作面进风巷与回风巷在采用均压通风方式前后风压差分别为39 Pa、31 Pa，风压压差降低8 Pa，压差更均衡。工作面进风巷气压增加101 Pa，回风巷气压增加93 Pa，工作面气压明显增大。

（3）通过现场实测及束管监测系统显示，上隅角CO 浓度降低至4×10-6～6×10-6，较采取均压通风系统前大幅度降低。

2.3 搬缝封堵

3605 工作面上隅角CO 浓度超限后，对3605工作面对应地表区域搬缝开展专项排查整治活动。发现地表存在多处搬缝及塌陷区，立即协调人员对搬缝及塌陷区进行回填，且安排专人验收回填质量，杜绝地表空气通过搬缝、塌陷区进入工作面采空区。回填结束后，地测部门定期安排人员巡查工作面对应地表区域，若出现新搬缝及塌陷区则立即安排人员进行回填处理。

2.4 均压通风期间的防灭火措施

3605 工作面采用均压通风期间，结合现场实际条件，主要采取以下防灭火措施：

（1）利用3605 综采工作面上、下顺槽已安装管路，配合地面注浆站，对采空区采取不间断灌黄泥浆措施，同时建立注浆台账，确保有记录可查。

（2）现场组织对与3605 综采工作面连通的密闭墙进行排查，对漏风处采取灌浆或对墙体加固、喷浆等措施。

（3）提高喷洒阻化剂频率，增加喷洒次数及时间，确保采空区遗煤被完全覆盖，控制煤层自燃或氧化。

（4）建立束管监测系统，通过与工作面连通密闭墙墙体上的措施孔及在工作面上、下隅角埋设管路，利用监测系统对密闭墙、采空区内气体取样分析，确定密闭墙内气体指标及采空区内是否存在煤层自燃、氧化。按照《3605 综采工作面防灭火设计及安全技术措施》要求，通风部门每天安排专人对密闭墙、采空区内气体进行取样分析，杜绝出现自然发火的预兆。

2.5 均压通风期间的安全保障措施

（1）3605 工作面采用均压通风期间，若上隅角、回风巷等回风流中出现CO 浓度＞2.4×10-5、CO2浓度＞1.5%、CH4浓度＞0.8%、漏风量＞16 m3/min 等任一情形，造成工作面通风失压或断电时，一方面对回风巷采取增阻措施，调高工作面进回风巷之间的风压压差，防止工作面有害气体异常涌出或超限；另一方面必须立即停止工作面作业，由班组长或安检员带领人员撤至新鲜风流等安全区域，及时汇报至调度室及通风部门，待处置结束且通风系统稳定后人员方可进入。

（2）3605 工作面采用均压通风期间，通风部门每班安排瓦斯员检查进、回风巷调节设施，发现设施存在问题及时处理，确保设施完整及通风系统稳定可靠。

（3）针对工作面生产期间出现大块矸石或铁器等可能造成设施损坏的情况，安排采煤队在出煤期间看管设施，防止出现因设施损坏导致工作面风量增大，进一步导致采空区遗煤氧化、自燃。

（4）通风部门每班安排瓦检员检查工作面上隅角及回风巷 CO 浓度，发现异常情况立即向调度室及通风部门汇报，并立即采取处理措施。

3 应用效果分析

3605 工作面通过采用均压通风方式、搬缝封堵及其他防灭火措施，辅以采取安全保障措施后，工作面漏风量减少9 m3/min，工作面气压明显增大，风压压差由原39 Pa 降低至31 Pa，工作面上隅角CO 浓度降低至4×10-6～6×10-6，极大缓解防灭火工作压力。

4 结论

侯村煤矿3605 综采工作面回采过程中，工作面上隅角出现CO 异常涌出及浓度超限现象。针对该问题，采用均压通风技术，配合采取维护调节设施、加固密闭墙及回填地表搬缝等措施，控制采空区漏风量低于8 m3/ min；另对采空区采取灌黄泥浆，对采空区遗煤加大喷洒阻化剂次数及时间，采用JSG-8束管监测系统监测及人工现场实测等防灭火措施，极大地限制因采空区漏风造成遗煤自燃。工作面上隅角及回风巷CO 浓度降低至4×10-6～6×10-6，切实控制CO 的异常涌出和超限，缓解工作面防灭火工作压力，保障了工作面的安全生产。