复杂通风条件的采煤工作面通防安全

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(山东能源集团有限公司 山东能源枣矿集团 蒋庄煤矿，山东 滕州 277500)

复杂通风条件的采煤工作面通防安全

褚福桥，殷运良，陈伟，姜涛，程继民

(山东能源集团有限公司山东能源枣矿集团蒋庄煤矿，山东滕州277500)

主要结合现场实际，分析了在复杂通风条件下的采煤工作面通防管理难点，介绍了采取的稳定通风系统、减少有害气体涌出、预防自然发火的通防措施，相关治理方法和经验以及治理效果。

复杂通风条件；采煤工作面；通防管理

Ventilation and Fire Prevention Safety in Coal Mining Face under Complex Ventilation Condition

1 工作面概况

3下710工作面为南七辅助采区最后一个采煤工作面，位于南七采区东部北翼，其北侧为3下307工作面采空区，西侧分别为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个采空区。工作面储量约0.6Mt，回采时间9个月，采煤方法为单一走向倾斜长壁后退式采煤法，全部垮落法处理采空区顶板。

工作面切眼长度最长为190m，走向长度1100m。工作面采用U型通风系统，需风量为930m3/min。煤层有自然发火倾向，最短发火期37d，煤尘具有爆炸危险，爆炸指数38.21%。

3下710工作面为采区内收尾工作面，走向一侧紧邻采空区，属“半孤岛”采煤，面内所留采区巷道复杂，联络巷众多，通防管理难度大。3下710工作面通风系统和通风网络见图1、图2。

图1 3下710工作面通风系统

图2 3下710工作面通风网络

2 通防安全管理难点

2.1 通风系统稳定运行

因3下710工作面为采区内收尾工作面，面内保留了众多原采区主要巷道及各条联络巷，其中改造巷及联络巷有12条，需独立配风的联络巷或改造巷有9条。沿线通风设施众多，密闭、风门、挡风墙等通风设施共有18处，其中风门4处、永久密闭8道、调节风窗6道。众多的通风设施及联络巷，加大了通风系统管理难度。对工作面生产期间的通风系统稳定运行构成了很大的威胁。另外需独立配风的9条联络巷共需配风量为1350 m3/min，如果全部进行配风管理，就会造成风量的极大浪费，同时造成南七采区其他用风地点的用风量“紧张”，影响安全生产。

2.2 有害气体涌出

蒋庄煤矿虽为低瓦斯矿井(2010年矿井瓦斯鉴定数据为CH4绝对涌出量0.95m3/min，CO2绝对涌出量7.73m3/min)，但从多次启封采空区密闭掌握的气体数据分析，易出现CO2浓度高，导致O2含量降低的情况。 3下710工作面西侧紧邻4个采空区、8道永久密闭，受工作面回采超前动压影响，永久密闭墙体定会受压变形、开裂，造成采空区内部CH4及CO2等有害气体大量涌出，如果生产期间管理不到位有可能出现密闭前缺氧及风流中的O2含量降低，对职工安全构成隐患。

2.3 煤体的自然发火

2008年经中国矿业大学矿山实验室鉴定，煤层自然发火倾向等级为自燃，自然发火期最短为37d。3下710工作面位置特殊，面内联络巷交错分布，且紧邻4个采空区，受工作面回采超前动压的影响，联络巷及邻近采空区煤柱将会受压破碎、开裂，煤体漏氧量增加，不排除生产期间发生自然发火事故。

3 治理措施

3.1 简化通风系统

(1)封闭多余联络巷 最简单的通风系统也是最稳定、最安全的通风系统。为简化3下710工作面通风系统，减少联络巷的配风量，提高矿井有效风量率，工作面内需要独立配风的9条联络巷在最大限度保留情况下，对不行人或运输的联络巷采取两端封闭的方法予以临时封闭，根据工作面回采进度，提前启封，维护。工作面生产后，根据现场实际情况共封闭联络巷6条，减少配风量900m3/min，不仅保证了工作面的通风系统简单、合理、安全，还减少风量浪费，提高了矿井有效风量率。3下710工作面简化后的通风系统见图3。

图3 简化后的3下710工作面通风系统网络

(2)工作面风量实施动态监测 为确保3下710工作面的风量满足要求，依托矿井安装的以太网监测监控系统，对工作面的风量实施动态监测。在回风巷距工作面50m的位置安设1台风速传感器，并根据工作面的最低配风量计算出传感器预警风速值，当风速低于此值时，表明工作面实时风量低于配风量，传感器发出报警信号并且信号在线传输到监控中心调度大屏，监控中心接收到报警信号后按应急预案程序进行处置。此风速传感器要随工作面的推进及时挪移，并且为排除工作面超前段断面变化因素需定期人工对传感器进行调校，以保证精度。风速传感器报警值按以下公式进行设定。

V=Q/60·S

式中，V为风速传感器预警值，m/s；Q为工作面规程配风量，m3/min；S为风速传感器安设位置巷道断面积，m2。

(3)风门设施实现自动化 风门是控制风流的重要通风设施，特别是通车风门的状态是否完好更是影响通风系统稳定的重要保障。3下710工作面封闭多余联络巷后，尚保留4处通车风门，为保障风门的安全稳定性及可控性，通车风门全部安装了无压平衡风门，并且风门全部实现了材料钢铁化，开关红外自动化，灯光、阻车功能一体化，开关语音报警化、开关状态在线监测化等功能。风门设施以上功能的实现彻底保证了工作面通风系统的安全稳定。

3.2 有害气体治理

(1)加固采空区密闭 为防止邻近采空区密闭受动压破坏，造成采空区有害气体从密闭裂隙逸出，对沿途8道采空区密闭重新修建加固，采用建2道不燃性材料密闭，中间充填碎矸石的方法。施工顺序：里道密闭用料石建筑，厚度不少于500mm；外道密闭用红砖建筑，厚度不少于500mm，且外道密闭于两帮齐平；两道密闭中间间距2～3m，充填碎矸石至顶板。优点一是两道强化密闭最大限度延缓了密闭受压损坏时间；二是闭间空间进行完全充填，当顶板受压下沉时，能够起到很好的缓冲及封堵作用；另外外道密闭与巷帮齐平，避免风流在闭前出现涡流“硐室”，杜绝了气体“积聚”条件。采空区密闭构筑如图4所示。

图4 采空区密闭构筑

(2)加大工作面的配风量 在规程允许的范围内加大工作面的配风量，对稀释有害气体浓度起到关键作用。为保证邻近采空区涌出的有害气体不会影响到3下710工作面的安全生产，根据采空区有害气体涌出数据，将工作面的实际配风量在规程规定的930m3/min基础上增加了不小于0.2倍的安全系数，因此实际配风量不低于1200m3/min，保证了即使工作面过采空区密闭期间，风流中的CH4浓度不超过0.1%，CO2浓度不超过0.3%。

3.3 自然发火的预防

(1)加强预测预报 为早期预测工作面的自然发火，利用KSS200束管监测系统与地面分析实验室3420A色谱仪相结合，进行采样分析，通过CO增量法来判定煤的自燃发展情况。

根据气体采样的分析结果，将CO，CO2的增加量与O2的减少量同正常含量做比较，以CO的增加量为主要指标，CO2的增量与O2的减少量为辅助指标，来判断自燃发展状况。通常利用火灾系数R1，R2，R3来表示：

式中，R1为CO2火灾系数；R2为CO火灾系数。以上2个系数当受到外界因素(主要是外界空气渗入)影响时，观测数值会产生误差，因此，又引入+ΔCO与+ΔCO2的比值R3，即称为第3火灾系数来判断。

通过对比能够容易掌握煤体自燃发展情况，3下710工作面因推进速度较快，防自燃措施得力，CO的增量一直为零，判定无自然发火征兆。

(2)封闭重点部位煤体 因3下710工作面联络巷数量多，而联络巷叉门处煤体受压大、易破碎，漏风量增大，易出现自燃。为延缓工作面动压破坏煤柱时间，对叉门处及邻近采空区的煤柱体生产前全部进行喷浆封闭，喷浆厚度5mm；并对叉门处等关键部位煤体进行注水泥浆封堵。

4 治理效果

3下710工作面从本年度初开始生产，目前即将回采结束，通过采取的以上通防治理措施，保证了工作面生产期间的通防安全。该工作面通风网络的简化不仅能够使工作面有一个稳定的通风系统(配风量稳定在1200～1350m3/min)，而且还减少了风量浪费，节约了能源；邻近采空区密闭的强化处理，减少了采空区有害气体的涌出，生产期间有害气体浓度不超规定，保证了职工健康；对三叉门巷道喷、注浆封闭处理，有效杜绝了工作面过老巷期间，松散煤体的自燃现象。

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[责任编辑：邹正立]

2014-05-13

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2014.06.029

褚福桥(1974-)，男，山东枣庄人，工程师，主管山东能源集团有限公司安全生产调度工作。

褚福桥，殷运良，陈 伟，等.复杂通风条件的采煤工作面通防安全[J].煤矿开采，2014，19(6)：110-112.

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1006-6225(2014)06-0110-03