回采工作面风量计算与瓦斯监测

司晋林

（霍州煤电集团晋南煤业有限公司，山西 河津 043300）

1 工作面煤层及瓦斯现状

2-106回采工作面煤层平均厚度4.3m，夹矸0.40m左右。2-1061巷从37#点前5m到49#点前23m切巷口位置约430m的范围内，煤层中部夹矸厚度由0.6m逐渐增大到4m，成为1#煤层直接底板。1#煤层厚度由2.1m逐渐变薄到1.6m。2-1062巷1#、2#煤层合并，煤层平均厚度4.3m，夹矸0.4m左右。直接顶板为粉砂岩，厚2.5m，基本顶为细-中砂岩，厚4～8m。直接底板为粉砂岩，厚2.5m，老底为泥岩，厚2～11m。

2-106回采工作面瓦斯涌出量、煤尘爆炸指数、自然发火期见表1。

瓦斯依据《2009年晋南煤业瓦斯等级鉴定报告》中2-101回采工作面瓦斯涌出量，取2.48m3/min。

煤尘火焰长度大于400mm，加岩粉量为85%，该煤层有爆炸性危险煤尘爆炸指数：32.55%；煤尘自燃倾向性等级：II级，属自燃煤层。

表1 瓦斯涌出量、煤尘爆炸指数、自然发火期表

2 瓦斯防治

2.1 工作面通风系统设计

2.1.1 通风系统

2-106工作面通风系统采用一进一回，即正巷进风，副巷回风，如图1所示。

进风路线：

回风路线：

2-1062巷→一采区回风巷→+80东翼回风大巷→回风立井

图1 工作面通风系统图

2.1.2 配风量计算

（1）按气象条件确定需要风量

式中：

Q采-需要风量，m3/min；

Q基本-基本风量，m3/min；

Q基本=最大控顶距×实际采高×适宜风速（不小于1m/s）×70%，m3/s；

K采高-采高调整系数，取1.5；

K采面长-长度调整系数，取1.3；

K温-温度调整系数，取1.0。

Q基本=5.54×4.3×70%×1.0=16.68（m3/s）；

Q采=16.68×1.5×1.3×1.0×60

=1952（m3/min）。

（2）按照瓦斯（或CO2）涌出量计算

式中：

Q采-工作面实际需要风量，m3/min；

q采-工作面回风巷风流中瓦斯（或CO2）的平均绝对涌出量，参照《2009年干河煤矿瓦斯等级鉴定报告》中2-101回采工作面瓦斯涌出量，取2.48m3/min。

KCH4-采面瓦斯涌出不均衡通风系数，取1.5

（3）按工作面温度选择适宜的风速进行计算

式中：

V采-采煤工作面风速，取1.0m/s；

S采-采煤工作面的平均断面积，m2；

Q采=60×1.0×22.1=1326(m3/min)。

（4）按工作面同时作业人数计算

每人供风≮4m3/min，Q采＞4N，m3/min

式中：

N-工作面同时作业最多人数，取93人（交接班时）。

由上述四个计算结果确定2-106综采工作面配风量应不小于1952m3/min。

（5）按风速进行验算

式中：

S-工作面平均断面积，m2；

配风量在1952m3/min时，能满足通风要求，最终确定2-106综采工作面配风量为33m3/s。

2.2 瓦斯监测

（1）瓦斯传感器的安设与参数

T0：回风巷上隅角安设瓦斯传感器T0，生产队组必须当班跟班队长或班组长负责维护监测装置，在瓦斯员的监护下及时移动瓦斯传感器。

参数设定：

报警点：≥0.8%CH4；断电点：≥1.2%CH4；复电点：＜0.8%CH4。

T1：在回风巷距工作面小于10m范围内，安设瓦斯传感器T1，生产队组必须当班跟班队长或班组长负责维护监测装置，在瓦斯员的监护下及时移动瓦斯传感器。

参数设定：

报警点：≥0.8%CH4；断电点：≥1.2%CH4；复电点：＜0.8%CH4。

T2：在回风巷距回风口10～15m范围内，安设瓦斯传感器T2。

参数设定：

报警点：≥0.8%CH4；断电点：≥0.8%CH4；复电点：＜0.8%CH4。

T3：距混合风流处10～15m范围内，安设瓦斯传感器T3。

参数设定：

报警点：≥0.8%CH4；断电点：≥0.8%CH4；复电点：＜0.8%CH4。

Tm：巷道超过1000m时，在巷道中部安设瓦斯传感器Tm。

参数设定：

报警点：≥0.8%CH4；断电点：≥0.8%CH4；复电点：＜0.8%CH4。

（2）一氧化碳传感器的安设与参数

在综采工作面上隅角及皮带驱动滚筒下风侧10～15m范围内，安设一氧化碳传感器。

参数设定：

报警点：≥24ppm

（3）温度传感器的安设与参数

在综采工作面回风口10～15m范围内，安设温度传感器。

参数设定：

报警点：≥26℃

（4）工作面采煤机上挂便携式瓦检报警仪及机载式瓦斯报警断电仪

便携式瓦检报警仪报警点：≥0.8%CH4

采煤机机载式瓦斯报警断电仪

参数设定：

报警点：≥0.8%CH4；断电点：≥1.2%CH4；断电范围：采煤机组；复电点：＜0.8%CH4

（5）T煤库上传感器的安设与参数

在煤库上口巷道下风侧3～5m范围内安设瓦斯传感器T煤库上。

参数设定：

报警点：≥1.2%CH4；断电点：≥1.2%CH4；复电点：＜1.2%CH4。

（6）T煤库下煤库下方传感器的安设与参数

T煤库下在煤库下口巷道下风侧3～5m范围内安设瓦斯传感器T煤库下。

参数设定：

报警点：≥0.4%CH4；断电点：≥0.4%CH4；复电点：＜0.4%CH4。

在进风流中的机电设备硐室的进风侧必须设置甲烷传感器。

参数设定：

报警点：≥0.4%CH4。

（7）声光报警器安设在工作面皮带头附近,人员较集中的地点。

（8）烟雾传感器的安设

皮带驱动滚筒下风侧10～15m范围内。

（9）风速传感器的安设

距正巷测风站10～15m范围内

① 甲烷传感器随工作面回采往外移设，由当班跟班队长或班组长负责维护监测装置，在瓦斯员的监护下及时移动甲烷传感器。

② 甲烷传感器由监控队负责安装、延线、维修。

③ 由采煤机司机负责监护机载式断电仪，并经常检查清扫，每班使用便携式甲烷报警仪进行校对，当两仪器有误差时，先以读数大者为依据，如超过瓦斯报警值，采取安全措施进行处理。

图2 工作面瓦斯监控系统布置图

2.3 瓦斯防治措施

（1）加强通风管理，维护通风设施，保证足够风量。

（2）工作面瓦斯检查设4个测点，即进风流、上隅角、工作面、回风流。

（3）工作面配备瓦检员负责瓦斯检查工作，瓦斯检查每班必须检查3次，检查结果必须及时汇报，并认真填写在瓦斯牌板上并签字。

（4）加强上、下隅角瓦斯管理，根据《煤矿安全规程》规定，悬顶面积不得大于10m2，如悬顶面积大于10m2，采取以下措施控制悬顶面积，防止瓦斯积聚。各检查人员发现瓦斯浓度达到1.0%以上时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。工作面瓦斯涌出异常时，必须不定时进行瓦斯检查，严禁瓦斯超限作业。当班副队长、带班长、机组司机、机电工必须携带便携式瓦检仪上岗，配合瓦检员做好瓦斯检查工作。瓦斯探头、一氧化碳探头悬挂位置必须符合要求，冲洗巷道时不要将水喷洒在探头上。任何人不经允许，严禁乱动电气设备的保护装置和瓦斯断电仪，更不准将瓦斯探头埋住或堵塞。严禁损坏瓦斯、CO监测专用电缆线。

2.4 2-06工作面瓦斯治理效果

在2-106工作面及正副巷出现瓦斯涌出量异常时通风队对2-106回采工作面配备专职瓦斯检员，专职瓦检员负责回采工作面瓦斯情况检测，当测得工作面瓦斯浓度达到0.8%时，立即汇报通风值班室，管理人员下井到现场处理情况。在2-106回采工作面上隅角设置净化水幕，净化水幕能够正常打开。在2-106工作面上隅角增设了压风管路，当瓦斯浓度接近0.8%时，能及时打开阀门。严格执行瓦斯防治措施，防止瓦斯事故的发生，保障生产安全。

3 结束语

通过对霍州煤电集团晋南煤业有限公司2-106回采工作面的瓦斯涌出量的分析，加强通风系统管理和瓦斯治理，保证配风量为33m3/s，并通过建立瓦斯监测系统，对瓦斯浓度等参数进行实时监控，保证工作面的瓦斯等参数处在安全范围。