孤岛工作面采空区防火通风技术研究

2024-05-04仵鹏程

山西化工 2024年2期

仵鹏程

（山西汾西矿业集团水峪煤业有限责任公司，山西孝义 032300）

近年来，煤矿火灾事故频繁发生，引起了社会的广泛关注。由于煤矿生产环境复杂，如果发生火灾事故，那么会造成很大的损失，因此必须要做好有效的防范。采空区防火通风尤为关键，需结合实际情况，构建完善的防火通风系统，实现严格的控制，保障生产的安全。

1 孤岛工作面采空区的特点

一般来说，煤矿孤岛工作面的情况复杂，尤其是大量的采空区存在，受到各类因素的影响，比如地压因素，将会产生一定的风险，因此要高度重视。例如，在压力因素的作用下，采空区煤柱随时都可能发生破裂情况，加之空气的影响，促使内部遗煤在氧气的作用下产生热量，带来了很大的风险，容易出现自燃的情况。如果可以实现孤岛工作面与采空区之间的风压差的平衡，那么可以促使煤柱两侧空气流通量减少，达到降低遗煤自燃率的效果。为保证煤矿开采的安全，保障通风的有效性。传统的通风设计和建设，主要是依靠人员凭借相关知识与经验设计。随着新技术的应用，能够给采空区防火通风设计提供支持，保障生产的安全，降低安全事故的发生率。

2 采空区防火通风的技术要点

2.1 做好基本调查

为构建高质量的采空区防火通风系统，设计前期需要做好基本调查，掌握采空区的实际情况，了解矿井通风的方式，确定入风井数量和排风井情况等，获得完整的资料信息，为后续的建设工作开展提供依据和支持，保证采空区防火通风的使用效果，避免安全事故的发生。

2.2 建立全矿通风模型

基于高质量建设防风通风系统的目的，使用三维仿真系统，建立全矿通风模型，可以获得贴近真实的通风模拟效果，并且支持和DXF 文件交换。实际应用中，既可以单独使用，也支持和其他软件的有效兼容。例如，Ventsim 三维通风仿真系统，极大程度上能够满足采空区防火通风的模拟需求，设计了界面显示模块、动态模拟模块、高程数据路模块等，支持模拟工作的开展。实际应用中，支持模拟矿井采掘过程的风流动情况，结合生产的需求科学合理分配巷道风量。借助科技的手段展开全面的分析，了解不同情况下的通风效果，同时还可以分析各类通风构筑物，比如风门风窗等，从经济性和有效性的角度分析，最终设计合理的通风系统，助力采空区防火通风的高效运行。

实际应用中，结合煤矿的情况构建三维模型，形成采掘工程平面图，同时绘制巷道中线，也可以生成DXF 文件，为更好地的掌握实际情况，之后导入到相应的软件，展开深度的分析，再利用二维原始模型开展分析，获得高质量的工程平面图坐标。按照模拟分析的流程，设置独头巷道，并且完整风门风窗的安设后，完成模拟图的建设。为保证分析结果的准确性，借助各类测量工具，比如精密数字气压计和温湿度计量工具，实现对各类通风数据的测量，包括风压、温湿度等。利用采集的各类数据信息，展开深度的分析，识别潜在的风险。将各类数据信息输入到三维通风仿真系统，包括通风机数据、巷道摩擦力组数等，通过调整与优化分析，最终获得贴合实际的三维模型。

2.3 工作面均压系统模拟实施和验证

为有效发挥均匀通风系统的应用价值，在设计环节需充分利用通风数据搭建贴合实际的三维仿真软件，辅助模拟工作的开展，编制科学合理的采空区均压通风方案，提出合理的安全技术措施，强化采空区防火通风效果，保障生产的安全。通过运用均压通风技术，并且合理调整各项参数，比如风量和风压等，结合通风效果监测数据，实现全面有效的防护，保证建设的均压通风系统安全稳定运行。为检验设计的采空区防火通风系统运行效果，组织开展通风实验，采集相关参数，比如通风与局部通风机性能参数，验证系统的应用有效性。需要注意的是，反算各类时期风机性能，必须要精准测定局部通风机单级运行工况与双极运行工况下的性能情况，再开展局部通风机工况点的计算分析。完成后，开展相关数据的测量，并且开展数据分析，获得可利用的数据。例如，分析回风巷风门开启局部通风机单级或者双级运行数据等。从数据的应用来说，可为安全管理提供很大的支持。例如，通风数据可进行事前的通风莫比分析，识别潜在的隐患与风险，也能够为通风方案的选择提供依据。一般来说，构建的三维通风仿真模型，能够实现矿区通风变化的精准把握，进而保证均压的效果，提高通风的效率[1]。

3 采空区防火通风的管理方法

3.1 做好初期的防火工作

为保障煤矿生产的安全，需采取综合防火技术措施。初采时，顶板未完全跨落，移走架子后，现开采煤层上覆煤被丢入到采空区，很容易发生自燃的风险，注入氮气难以发挥作用，需使用阻化剂用于灭火。与此同时，还要合理控制推进的速度，尽量缩短采空区浮煤氧化暴露时间，实现有效的防火灭火效果。在工作面回采之前，选择适宜的位置设置防灭火液压泵站，当完成工作面头尾两端采空区、工作面支架后采空区浮煤喷洒气雾阻化与组化液。与此同时，为了保证生产作业的连续性，要求做好推进速度的有效控制，保障生产的安全性。正常回采作业时，胶带巷顶板要求提前退锚，确保进入采空区之后顶板可以及时冒落，作业期间做好端头封堵处理，保证封堵的效果，避免采空区漏风问题的发生，保障生产的安全[2]。

3.2 做好正常期间采空区的防火

为实现有效防火效果，可采取以下措施：注氮。为保证防火灭火的有效性，可选择迈步式埋管注氮的方式，合理设置管道，实施多点同时注氮，同时遵循科学合理的原则，灵活调整各项参数，比如步距和流量等，增强注氮的防火效果。根据采空区氧化带氧含量的有效控制，保证防火的效果。喷洒阻化剂。利用雾化发生器，通过高压的作用喷出阻化汽雾，使得溶液可被分散为细小的雾粒，并且经过风流带向采空区。为保证生产的安全，需每日都使用气雾阻化泵喷洒一次阻化剂，保证喷洒的均匀性，保障全面有效覆盖，科学合理控制喷洒量。灌浆。利用高水平的灌浆系统，选择合理的位置设置灌浆站，做好系统的建设，在非正常推进或者采空区产生异常情况时，进行灌浆作业，消除潜在的隐患，保证生产的安全[3]。

3.3 做好日常的防火检查

对采空区防火通风系统的运行情况，做好运行监测预警，实时化采集数据信息，进行相应的分析，掌握防火通风的效果，为安全生产管理提供支持。利用各类温度传感器，比如温度传感器和CO 传感器等，获得采空区的温度与CO 含量情况，经过数据分析后及时准确预警预报，满足安全管理的需求。此外，采取人工取样的方法，进行预测预报分析。组织人工进行现场化验分析，掌握数据信息，评估生产现场的安全性，进而采取相应的措施，做到有效的防护。配置专门的人力资源，负责采空区防火通风现场巡视检查。通过全面严格的检查，及时发现不合理的情况，督促相关人员进行整改，避免存在安全隐患与问题，保证生产的安全，防范安全事故的发生[4]。结合煤矿孤岛工作面采空区的生产环境，利用通风系统的全程自动化，达到智能调控目标。在实际应用中，采用大数据、人工智能以及物联网等，构建多功能的防火通风管理系统，深度挖掘采空区的各类数据信息，为防火通风工作的开展提供支持。利用建设的智慧化管理系统，实现对矿山通风的智能化控制，进行全面的分析，支持防灾减灾工作的高效化开展，做到全自动控制，极大程度上提高防护的效果，保障生产的安全，降低事故的发生率。