复杂条件下综放工作面撤面通防技术的研究与应用

复杂条件下综放工作面撤面通防技术的研究与应用

于洪伟

山东新巨龙能源有限责任公司，山东 巨野 274918

1301 N综放工作面是新巨龙公司首个综放面，工作面所采煤层属于3#煤层，煤层地温达42℃，3层煤自燃倾向性等级为Ⅱ类，最短自然发火期46天，工作面撤架中间掐架，采用支架车运输，需将原有通风设施拆除，因此，为保证公司首采综放工作面的安全撤除，需对撤面期间的通防方案进行研究。

撤面；通风；降温；防灭火

1 1301N工作面基本情况

1301 N综放工作面是新巨龙公司首个综放面，位于一采区的东部，工作面所采煤层属于3#煤层，平均厚度8.5m，采3.5m放5m，煤尘爆炸指数为35.32%～40.43%，煤的自燃倾向性等级为Ⅱ类，最短自然发火期46天，工作面走向长2600m，倾向长220m，倾角为3°～5°。正常生产时工作面通风采用下行通风。煤系地层平均地温梯度3.23/100m，地温42℃。

2 撤面期间存在的问题

2.1 工作面撤架方式采用中间掐架，上下两端同时撤架的方式，采用支架车运输，因此，在撤除支架前需拆除一中车场风门，无法维持工作面下行通风方式，需采取措施将工作面改为上行通风。另外，随着工作面支架撤除，顶板冒落，无法形成全负压通风，工作面形成上、下两条盲巷，无法正常撤除支架。

2.2 由于煤层原岩温度高，撤架期间，支架撤除后顶板冒落，落煤、岩放出热量，威胁着工作人员的身体健康。

2.3 停采后有一定的撤面时间，后部采空区浮煤自燃又呈现出浮煤自燃静态环境，氧化升温区域随着时间的增长，不断地扩大，易威胁着工作面的安全撤架。

因此，需制定专门的撤架期间的通防技术方案。

3 撤面期间通防方案的研究与应用

3.1 撤面期间通风系统设计见图1。

3.1.1 工作面风机选型

根据风量计算细则，回撤期间工作面风量不得低于252m3/min，当工作面支架回撤，通风量低于252m3/min时，1301N上、下平巷需开启局部通风机供风，配风量均须大于252m3/min，故上、下平巷选择安装FBDNO6.0/2×15KW局部通风机供风，以满足现场通风要求，其参数如表1：

表1 FBDNO6.0局部通风机参数

3.1.2 工作面停采刷帮打锚杆期间通风系统设计

工作面停采前，在1301N下平巷（一中车场以南）构筑一组调节风门，停采后，为减少向采空区漏风，通过调节1301N下平巷调节风门，在保证风量不低于配风量的情况下，尽可能减少工作面风量，通过调节风窗大小将风量控制在1000m3/min左右。

3.1.3 工作面回撤期间通风系统设计

3.1.3.1 顶板未冒落期间通风系统设计

在1301N工作面停采前， 1301N下平巷风门（一中车场以南）构筑完成后，关闭1301N下平巷风门，打开一中车场风门，对工作面上行通风系统进行模拟，经实际测定1301N工作面风量为596m3/min，通过分析表明，实际风量大于需风量252m3/min，可以满足撤面期间工作面需风量，因此拆除一中车场风门后，在顶板未冒落撤除支架时，采用全风压上行通风。

3.1.3.2 顶板冒落后通风系统设计

工作面支架回撤前，在1301S上平巷及一采回风上山风门高压侧分别安设2×15KW局扇，因支架撤除顶板冒落后，当实际风量低于需风量252m3/min，开启局部通风机通风。

3.2 撤面期间降温系统设计见图1。

工作面回撤期间，工作面实际供冷量为600KW，经测定工作面撤架处温度为25.8℃，能够满足工作面撤架需要。

3.2.1 1301 N上平巷制冷

1301 N上平巷回撤时，保留现有1301N上平巷（二中车场以南）皮带西侧的一台300KW空冷器，并与1301N上平巷风筒串联，为回撤期间上平巷通风制冷降温使用。

3.2.2 1301 N下平巷制冷

1301 N下平巷回撤时，需将1301N下平巷原空冷器撤除，重新在1301N下平巷（一中车场以南）安装一台300KW空冷器，为1301N下平巷通风制冷降温使用。

3.3 撤面期间防灭火设计

3.3.1 建立注浆压注高分子胶体系统：工作面停采前，沿工作面撤面通道南帮敷设一路φ25mm高压管，形成注胶系统，每20m设置一个φ25mm三通阀门，并与上、下平巷钻机窝里的注胶机管路连接，形成1路高分子胶体系统注浆系统。

图1 1301N工作面撤面通风、降温系统图

3.3.2 工作面架间注胶：根据工作面后部采空区丢煤情况，每个支架架间施工两个注胶孔，分高、低位孔。其中高位孔在支架立柱处开孔，透工作面支架切顶线上方4m处，孔深6.0m，全长封1寸钢管，最里端为1.0m长的花管。另一个孔在支架顶梁与尾梁交点处开孔，透架后4.0m、底板向上3m处的破碎煤体内，孔深5m，全长封1寸钢管，最里端为1.0m长花管。根据支架后部破碎煤体体积，得出每个支架的注胶量为6m3，每个钻孔的注胶量为3m3，工作面注胶总量为6×125=750m3。共需高分子胶体8t。

3.13.3 工作面两端头注胶：工作面注胶结束后，分别对两端头进行打钻注胶。利用防火钻机窝施工钻孔，钻孔终孔位置位于支架架后10m，位于煤层顶板。根据支架后部破碎煤体体积，得出钻机窝每个钻孔的注胶量为30m3，钻机窝端头注胶总量为5×30=150m3。上平巷密闭墙内钻孔每孔注胶量为10m3，上下平巷端头注高分子胶体总量为200m3，总共需压注高分子胶体2t。

3.3.4 上、下平巷注氮：建立下平巷注氮系统，沿工作面敷设管路，利用上平巷30m、60m注氮管注氮，利用下平巷预埋的36m、60m注氮管路向采空区注氮，惰化采空区。

3.3.5 利用预埋的注胶管路100m和40m处的注黄泥复合胶体管路（沿顶板敷设）每天交替压注黄泥复合胶体（每天两班），降低采空区浮煤的温度并封堵裂隙。

3.3.6 上下平巷挂设风帘尽量减少上下端头的漏风，防止采空区浮煤的氧化。

3.3.7 工作面撤架期间利用切眼敷设的高分子注胶管路，对工作面撤架后的采空区进行洒浆。

4 结语

1301 N工作面已经安全回撤，表明通过采取以上通风、降温、防灭火方案，可以保证在工作面存在煤层原岩温度高，落煤、岩放出热量及煤层自然发火隐患条件下的安全回撤。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.06.036

于洪伟，性别：男，出生年月：1985年9月，毕业院校：2008年毕业于山东科技大学安全工程专业，学历:大学本科，工作单位：山东新巨龙能源有限责任公司。