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復雜通風條件的采煤工作面通防安全

文檔作者：褚福橋殷運良陳偉姜濤程繼民文檔來源：山東能源集團有限公司山東能源棗礦集團蔣莊煤礦		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年01月09日
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第19卷第6期(總第121期)
2014年12月
煤 礦 開 采
COAL MINING TECHNOLOGY
Vo1．19No．6 (Series No．121)
December 2014
復雜通風條件的采煤工作面通防安全
褚福橋，殷運良，陳偉，姜濤，程繼民
(山東能源集團有限公司山東能源棗礦集團蔣莊煤礦，山東滕州277500)
[摘要] 主要結(jié)合現(xiàn)場實際，分析了在復雜通風條件下的采煤工作面通防管理難點，介紹了
采取的穩(wěn)定通風系統(tǒng)、減少有害氣體涌出、預防自然發(fā)火的通防措施，相關(guān)治理方法和經(jīng)驗以及治理
效果。
[關(guān)鍵詞] 復雜通風條件；采煤工作面；通防管理
[中圖分類號]TD722 [文獻標識碼]B [文章編號]1006—6225(2014)06—0l10一【)3
Ventilation and Fire Prevention Safety in Coal Mining Face under Complex Ventilation Condition
1 工作面概況
3下710工作面為南七輔助采區(qū)最后一個采煤
工作面，位于南七采區(qū)東部北翼，其北側(cè)為3下
307工作面采空區(qū)，西側(cè)分別為3下702工作面、
3下704工作面、3下706工作面和3下708工作
面的4個采空區(qū)。工作面儲量約0．6Mt，回采時間
9個月，采煤方法為單一走向傾斜長壁后退式采煤
法，全部垮落法處理采空區(qū)頂板。
工作面切眼長度最長為190m，走向長度
1100m。工作面采用U型通風系統(tǒng)，需風量為
930m。／min。煤層有自然發(fā)火傾向，最短發(fā)火期
37d，煤塵具有爆炸危險，爆炸指數(shù)38．21％ 。
3下710工作面為采區(qū)內(nèi)收尾工作面，走向一
側(cè)緊鄰采空區(qū)，屬“半孤島”采煤，面內(nèi)所留采
區(qū)巷道復雜，聯(lián)絡(luò)巷眾多，通防管理難度大。3下
710工作面通風系統(tǒng)和通風網(wǎng)絡(luò)見圖1、圖2。
圖1 3下710工作面通風系統(tǒng)
2 通防安全管理難點
2．1 通風系統(tǒng)穩(wěn)定運行
因3下710工作面為采區(qū)內(nèi)收尾工作面，面內(nèi)
工
圖2 3下710工作面通風網(wǎng)絡(luò)
保留了眾多原采區(qū)主要巷道及各條聯(lián)絡(luò)巷，其中改
造巷及聯(lián)絡(luò)巷有12條，需獨立配風的聯(lián)絡(luò)巷或改
造巷有9條。沿線通風設(shè)施眾多，密閉、風門、擋
風墻等通風設(shè)施共有18處，其中風門4處、永久
密閉8道、調(diào)節(jié)風窗6道。眾多的通風設(shè)施及聯(lián)絡(luò)
巷，加大了通風系統(tǒng)管理難度。對工作面生產(chǎn)期間
的通風系統(tǒng)穩(wěn)定運行構(gòu)成了很大的威脅。另外需獨
立配風的9條聯(lián)絡(luò)巷共需配風量為1350 m ／min，
如果全部進行配風管理，就會造成風量的極大浪
費，同時造成南七采區(qū)其他用風地點的用風量
“緊張”，影響安全生產(chǎn)。
2．2 有害氣體涌出
蔣莊煤礦雖為低瓦斯礦井(2010年礦井瓦斯
鑒定數(shù)據(jù)為CH 絕對涌出量0．95m ／min，CO 絕
對涌出量7．73m。／rain)，但從多次啟封采空區(qū)密閉
掌握的氣體數(shù)據(jù)分析，易出現(xiàn)CO 濃度高，導致
0，含量降低的情況。3下710工作面西側(cè)緊鄰4個
采空區(qū)、8道永久密閉，受工作面回采超前動壓影
響，永久密閉墻體定會受壓變形、開裂，造成采空
[收稿日期]2014—05—13 [DOI]10．13532／j．enki．enll一3677／td．2014．06．029
[作者簡介]褚福橋(1974一)，男，山東棗莊人，工程師，主管山東能源集團有限公司安全生產(chǎn)調(diào)度工作。
[引用格式] 褚福橋，殷運良，陳偉，等．復雜通風條件的采煤工作面通防安全[J]．煤礦開采，2014，19(6)：110-112．
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褚福橋等：復雜通風條件的采煤工作面通防安全 2014年第6期
區(qū)內(nèi)部CH 及CO 等有害氣體大量涌出，如果生
產(chǎn)期間管理不到位有可能出現(xiàn)密閉前缺氧及風流中
的0 含量降低，對職工安全構(gòu)成隱患。
2．3 煤體的自然發(fā)火
2008年經(jīng)中國礦業(yè)大學礦山實驗室鑒定，煤
層自然發(fā)火傾向等級為自燃，自然發(fā)火期最短為
37d。3下710工作面位置特殊，面內(nèi)聯(lián)絡(luò)巷交錯
分布，且緊鄰4個采空區(qū)，受工作面回采超前動壓
的影響，聯(lián)絡(luò)巷及鄰近采空區(qū)煤柱將會受壓破碎、
開裂，煤體漏氧量增加，不排除生產(chǎn)期間發(fā)生自然
發(fā)火事故。
3 治理措施
3．1 簡化通風系統(tǒng)
(1)封閉多余聯(lián)絡(luò)巷最簡單的通風系統(tǒng)也
是最穩(wěn)定、最安全的通風系統(tǒng)。為簡化3下710工
作面通風系統(tǒng)，減少聯(lián)絡(luò)巷的配風量，提高礦井有
效風量率，工作面內(nèi)需要獨立配風的9條聯(lián)絡(luò)巷在
最大限度保留情況下，對不行人或運輸?shù)穆?lián)絡(luò)巷采
取兩端封閉的方法予以臨時封閉，根據(jù)工作面回采
進度，提前啟封，維護。工作面生產(chǎn)后，根據(jù)現(xiàn)場
實際情況共封閉聯(lián)絡(luò)巷6條，減少配風量900m ／
min，不僅保證了工作面的通風系統(tǒng)簡單、合理、
安全，還減少風量浪費，提高了礦井有效風量率。
3下710工作面簡化后的通風系統(tǒng)見圖3。
圖3 簡化后的3下71O工作面通風系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
(2)工作面風量實施動態(tài)監(jiān)測 為確保3下
710工作面的風量滿足要求，依托礦井安裝的以太
網(wǎng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，對工作面的風量實施動態(tài)監(jiān)測。
在回風巷距工作面50m的位置安設(shè)1臺風速傳感
器，并根據(jù)工作面的最低配風量計算出傳感器預警
風速值，當風速低于此值時，表明工作面實時風量
低于配風量，傳感器發(fā)出報警信號并且信號在線傳
輸?shù)奖O(jiān)控中心調(diào)度大屏，監(jiān)控中心接收到報警信號
后按應急預案程序進行處置。此風速傳感器要隨工
作面的推進及時挪移，并且為排除工作面超前段斷
面變化因素需定期人工對傳感器進行調(diào)校，以保證
精度。風速傳感器報警值按以下公式進行設(shè)定。
V=Q／60·s
式中， 為風速傳感器預警值，m／s；Q為工作面
規(guī)程配風量，m ／rain；S為風速傳感器安設(shè)位置巷
道斷面積，m 。
(3)風門設(shè)施實現(xiàn)自動化 風門是控制風流
的重要通風設(shè)施，特別是通車風門的狀態(tài)是否完好
更是影響通風系統(tǒng)穩(wěn)定的重要保障。3下710工作
面封閉多余聯(lián)絡(luò)巷后，尚保留4處通車風門，為保
障風門的安全穩(wěn)定性及可控性，通車風門全部安裝
了無壓平衡風門，并且風門全部實現(xiàn)了材料鋼鐵
化，開關(guān)紅外自動化，燈光、阻車功能一體化，開
關(guān)語音報警化、開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測化等功能。風門
設(shè)施以上功能的實現(xiàn)徹底保證了工作面通風系統(tǒng)的
安全穩(wěn)定。
3．2 有害氣體治理
(1)加固采空區(qū)密閉 為防止鄰近采空區(qū)密
閉受動壓破壞，造成采空區(qū)有害氣體從密閉裂隙逸
出，對沿途8道采空區(qū)密閉重新修建加固，采用建
2道不燃性材料密閉， 中間充填碎矸石的方法。施
工順序：里道密閉用料石建筑，厚度不少于
500mm；外道密閉用紅磚建筑， 厚度不少于
500mm，且外道密閉于兩幫齊平；兩道密閉中問間
距2—3m，充填碎矸石至頂板。優(yōu)點一是兩道強化
密閉最大限度延緩了密閉受壓損壞時間；二是閉間
空間進行完全充填，當頂板受壓下沉時，能夠起到
很好的緩沖及封堵作用；另外外道密閉與巷幫齊
平，避免風流在閉前出現(xiàn)渦流“硐室”，杜絕了氣
體“積聚”條件。采空區(qū)密閉構(gòu)筑如圖4所示。
圖4 采空區(qū)密閉構(gòu)筑
(2)加大工作面的配風量 在規(guī)程允許的范
圍內(nèi)加大工作面的配風量，對稀釋有害氣體濃度起
到關(guān)鍵作用。為保證鄰近采空區(qū)涌出的有害氣體不
會影響到3下710工作面的安全生產(chǎn)，根據(jù)采空區(qū)
有害氣體涌出數(shù)據(jù)，將工作面的實際配風量在規(guī)程
規(guī)定的930m ／min基礎(chǔ)上增加了不小于0．2倍的安
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總第121期 煤 礦 開 采 2014年第6期
全系數(shù)，因此實際配風量不低于1200m ／min，保
證了即使工作面過采空區(qū)密閉期間，風流中的CH
濃度不超過0．1％ ，CO 濃度不超過0．3％ 。
3．3 自然發(fā)火的預防
(1)加強預測預報 為早期預測工作面的自
然發(fā)火，利用KSS200束管監(jiān)測系統(tǒng)與地面分析實
驗室3420A色譜儀相結(jié)合，進行采樣分析，通過
CO增量法來判定煤的自燃發(fā)展情況。
根據(jù)氣體采樣的分析結(jié)果，將CO，CO 的增
加量與0 的減少量同正常含量做比較，以CO的
增加量為主要指標，CO 的增量與0：的減少量為
輔助指標，來判斷自燃發(fā)展狀況。通常利用火災系
數(shù)R。，R ，R3來表示：
R1：．+ACOz
． ×l00
一AO2
R，：+AGO×100
。
一AO2
式中，R 為CO 火災系數(shù)；R：為CO火災系數(shù)。
以上2個系數(shù)當受到外界因素(主要是外界空氣
滲入)影響時，觀測數(shù)值會產(chǎn)生誤差，因此，又
引入+ACO與+ACO 的比值 ，，即稱為第3火災
系數(shù)來判斷。
×l00
通過對比能夠容易掌握煤體自燃發(fā)展情況，3
下710工作面因推進速度較快，防自燃措施得力，
CO的增量一直為零，判定無自然發(fā)火征兆。
(2)封閉重點部位煤體 因3下710工作面
聯(lián)絡(luò)巷數(shù)量多，而聯(lián)絡(luò)巷叉門處煤體受壓大、易破
碎，漏風量增大，易出現(xiàn)自燃。為延緩工作面動壓
破壞煤柱時間，對叉門處及鄰近采空區(qū)的煤柱體生
(上接34頁)
煤柱寬度為4m。
(4)現(xiàn)場礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，試驗巷道掘后
60d內(nèi)兩幫最大移近量為350mm，窄煤柱幫最大相
對位移為195mm，兩幫初期移近速度39rnm／d，窄
煤柱幫初期移近速度32mm／d。
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產(chǎn)前全部進行噴漿封閉，噴漿厚度5mm；并對叉
門處等關(guān)鍵部位煤體進行注水泥漿封堵。
4 治理效果
3下710工作面從本年度初開始生產(chǎn)，目前即
將回采結(jié)束，通過采取的以上通防治理措施，保證
了工作面生產(chǎn)期間的通防安全。該工作面通風網(wǎng)絡(luò)
的簡化不僅能夠使工作面有一個穩(wěn)定的通風系統(tǒng)
(配風量穩(wěn)定在1200～1350m ／min)，而且還減少
了風量浪費，節(jié)約了能源；鄰近采空區(qū)密閉的強化
處理，減少了采空區(qū)有害氣體的涌出，生產(chǎn)期間有
害氣體濃度不超規(guī)定，保證了職工健康；對三叉門
巷道噴、注漿封閉處理，有效杜絕了工作面過老巷
期問，松散煤體的自燃現(xiàn)象。
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[責任編輯：鄒正立]
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[責任編輯：王興庫]

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