工作面通风系统对采空区煤炭自燃影响分析

李玉杰　田坤

摘 要： 通过对某煤矿106采煤工作面通风系统及采空区漏风因素的分析，找出了影响106采煤工作面一氧化碳浓度增高的原因，提出从根本上解决采空区煤炭自燃方法的建议。

关键词： 通风系统；采空区；煤炭自燃

中图分类号： TB

文献标识码： A

文章编号： 16723198（2013）06018001

1 矿井生产及通风概况

某煤矿位于陕西彬长矿区南部边界，地处彬县、长武两县交界地带。矿井于2003年8月开始建设，分别于2008年12月和2010年9月分两期投产，矿井初期生产能力为300Mt/a。

矿井开采的4#煤、4上煤均属自然发火煤层，发火期3-5个月，最短发火期24天，属Ⅰ级自燃矿井。4#煤煤层全厚0～19.73m，平均11.65m，煤层结构简单，倾角5°，属较稳定煤层；矿井煤尘具有爆炸性，爆炸指数30.08%。

矿井采用斜井单水平开拓，共有五个井筒，即两条斜井，三个立井。两条斜井分别为主斜井、副斜井；三个立井分别是3#进风立井、1#回风立井和2#回风立井。

采煤方法为走向长壁综采放顶煤法，全部跨落法管理顶板。掘进采用综合机械化掘进和炮掘相结合的方法。

矿井采用中央并列式抽出式通风系统。经调查矿井2010年7月通风状况如下：4#煤采区通风由主斜井、副斜井、3#排矸立井进风，回风立井回风，总进风量11589 m3/min，总回风量为10570 m3/min；4上煤采区通风由3#排矸立井进风，2#回风立井回风，总进风量6333 m3/min，总回风量为6778m3/min。

2 106工作面通风系统现状

106工作面是该矿井的主要采场，采用两进一回的双“U”型通风系统，另外，在这个双“U”型通风系统中还布置了预裂巷和瓦斯高抽巷如图1所示。

正常生产时期矿井主要风流方向如下：

新鲜风→主副斜井→4#煤辅助运输大巷→106运顺联络巷/106灌浆巷→106运输顺槽/106灌浆巷→106工作面/106灌浆巷→106回风顺槽→2#总回→1#回风立井→主扇→地面。

根据106工作面生产现状及对工作面上隅角瓦斯浓度检测数据统计，该工作面风量分配较合理，能够满足排除瓦斯等有害气体及人员正常呼吸的需要，工作面气候条件符合《规程》规定。

3 106工作面通风系统对自然发火的影响

矿井在106采煤工作面生产期间，采用预裂巷预裂煤炭，瓦斯高抽巷排放瓦斯。采用预裂巷对于提高顶煤回采率是必要的；采用高抽巷对于采空区的瓦斯抽放，降低采煤工作面瓦斯浓度也是必须的。虽然说这两个辅助巷道对通风系统影响较小，但由于这两个辅助巷道的存在，对106采煤工作面采空区的煤炭自然发火也造成了一定的影响。这种影响是伴随着106工作面通风系统形成的。

106工作面抽放系统主要由高位抽放巷高位抽放、采前预抽、上隅角埋管抽放三种形式，高位瓦斯抽放巷布置在4#煤上部，距煤层顶板15m，向工作面内错30m，主要对采空区进行高位抽放。共布置三套管路进行抽放，分别是1#、2#、4#，流量分别为176m3/min、252.31m3/min、34571m3/min，瓦斯浓度分别为0.3%、2%、14%。

瓦斯是煤在形成过程和在地层中保存过程的伴生物。煤与瓦斯在一般温度条件下不发生反应。从煤氧化角度来说，瓦斯相当于惰性气体。因此，瓦斯或者其它气体含量较高的煤，由于其内表面受到隔离（由于煤层中的瓦斯压力一般比大气压力高），氧气不易与煤表面发生接触，也就不易同煤进行复合。即使氧气能够达到煤体，瓦斯的稀释作用使氧气浓度降低，使煤氧发生反应的强度降低，产生热量的强度降低，煤发生自燃的危险性也相应减小。所以，高抽巷流量的大小对采空区自燃发火存在一种必然的联系。

如图2所示，根据采煤工作面采掘设计可知，10#预裂巷在初次钻孔爆破之后，由于顶煤及顶板松散，可能产生裂隙与顶板中的高抽巷沟通，形成漏风通道。这样10#预裂巷（距工作面约120m）到采煤工作面这一段煤层就可能被提前氧化，根据全部垮落法控顶的长壁后退式采煤工作面采空区内遗煤自燃情况“三带”理论（如图3所示），散热带在距工作面约5～20m的区域，自燃带在散热带之后25～60m的区域。由于高抽巷使用，漏风量增加，使散热带及自然带区域扩大，使部分区域采空区遗煤处于自燃带的时间增长，增加了采空区遗煤自燃的可能性，使工作面及采空区一氧化碳含量增加，形成采空区煤炭自然发火隐患。

4 结论

某煤矿4#煤层401采区目前所采用的煤层预裂及高位瓦斯抽放相结合的开采模式，对于采空区煤炭自然发火有一定的促进作用，建议对这种开采模式做进一步的研究，确定采取有效措施从根本上防止采空区因漏风导致煤层自然发火而引起一氧化碳浓度增高。

参考文献

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