综放工作面低氧区域综合治理研究

聂含张

（同煤集团安全监管五人小组管理部， 山西 大同 037003）

在煤炭开采过程中，工作面上隅角低氧问题是一个非常棘手的难题，严重影响煤矿高效安全生产。《缺氧危险作业安全规程》（GB 8959—2006）中规定，缺氧危险的标准值为氧气浓度18.5%。在井下恶劣工作环境中，如果氧气浓度低于17%，从事一般强度劳动的工作人员就会出现呼吸困难等现象；如果氧气浓度低于12%，从事一般强度劳动的工作人员就会出现休克，严重时甚至会导致死亡。

近些年，我国很多专家、技术人员都对采煤工作面低氧区域的治理进行了研究，并提出了一些综合措施。如郭永文对低氧区域形成的原因进行了分析，并通过通风改造优化、监测改造、调整开采方法等手段提出了治理工作面低氧区域的方法；李斌等人通过均压通风手段，同时进行引流、卸压等方法，对神东补连塔22307 工作面低氧区域进行了综合治理并取得了较好的效果。

本文在现有研究的基础上，提出以持风动型风机配合通风技术的方法，解决工作面上隅角低氧区域的治理方法。以此为煤炭开采现场提供参考。

1 工作面概况

1.1 工作面概况

同煤集团马脊梁矿属两系（即侏罗纪煤系和石炭二叠纪煤系）开采矿井，所采煤层在回采过程中均存在上隅角低氧现象，虽然通过采取吊挂临时导风帘和“L 型”导风障等措施取得了一定的效果，但是仍然不能彻底解决上隅角低氧问题。经过现场测定，工作面上隅角氧气浓度范围为17.8%～18.8%之间。

1.2 工作面上隅角低氧原因分析

通过对马脊梁矿14-3 号层8111 工作面和14-2 号层8804 工作面这两个回采工作面的实际观测和分析，对工作面上隅角低氧现象进行了原因了分析。

1）8111 工作面。该工作面顺槽长2 466 m，切眼长240 m，平均煤厚6.8 m。采用综合机械化低位放顶煤采煤工艺，长壁后退式采煤方法。计划风量2 306 m3/min，实际配风24 45 m3/min。8111 工作面上隅角出现低氧现象主要有三个原因：首先是所采煤层二氧化碳涌出量大，该工作面二氧化碳绝对涌出量为5.35 m3/min；其次是为控制尾端头顶板，将尾端头支护由原“四梁八柱”改为尾端头支架，导致上隅角回风流不畅，无法有效稀释后古塘涌出的有害气体；第三也是最关键的原因则是该工作面采取连续注氮方式防止采空区自燃发火，导致氮气从上隅角溢出，导致了缺氧现象。

2）8804 工作面。该工作面顺槽长771 m，切眼长192.4 m，平均煤厚在3.1 m。采用综合机械化一次采全高开采工艺，长臂后退式采煤方法。计划风量870 m3/min，实际风量1 194 m3/min。8804 工作面上隅角出现低氧现象也有三个主要原因：一是所采煤层二氧化碳涌出量大，本面二氧化碳绝对涌出量为6.72 m3/min；二是为控制尾端头顶板，将尾端头支护由原“四梁八柱”改为尾端头支架，导致上隅角回风流不畅，无法有效稀释后古塘涌出的有害气体；第三是由于近距离煤层开采，在主扇负压作用下，上覆采空区CO2等气体容易泄出，导致了缺氧现象[1-3]。

2 综放工作面低氧区域综合治理方案

2.1 采用OF25-190 型手提风动式风机配合临时导风障

通过对8111 工作面的研究和低氧原因分析，决定采取OF25-190 型手提风动式风机配合临时导风障的方法解决低氧问题。治理方案示意图如图1 所示，现场图如图2 所示。

1）利用OF25-190 型手提风动式风机对上隅角低氧区域进行供风。具体做法是：将风机吊挂在工作面137 号支架（倒数第5 架）前探梁下，通过Φ350 mm的特制风筒对上隅角低氧区域进行供风，风筒末端风量为140 m3/min。

2）在上隅角吊挂临时导风帘。当手提风动式风机无法正常运转，使用热备用导风帘向上隅角区域供风，使上隅角氧气浓度符合规定。

采用此种方法治理上隅角后，8111 工作面上隅角氧气浓度稳定在19.0%～20.5%之间。

图1 8111 工作面上隅角低氧区治理示意图

图2 OF25-190 型手提风动式风机配合临时导风障现场图

2.2 利用局部通风配合临时导风障

通过对88804 工作面的研究和低氧原因分析，决定采取局部通风配合临时导风障的方法解决低氧问题。治理方案示意图如图3 所示，现场图如图4所示。

图3 14-2 号8804 工作面上隅角低氧区治理示意图

图4 14-2 号层8804 工作面治理上隅角低氧区所使用的Φ600 mm 风筒

利用局部通风机向上隅角低氧区域进行供风。具体做法：在原2804 巷均压绕道处稳设两台FBDNO6.0 型对旋式轴流局部通风机，功率为2×15 kW，开一级运行。2 台风机具备“双风机双电源”及自动切换功能。通过Φ600 mm 风筒对低氧区域进行供风，风筒末端风量为260 m3/min[4-5]。

采用此种方法治理上隅角后，8804 面上隅角氧气浓度稳定在19.5%～20.7%之间。

3 治理方案的应用效果

3.1 应用效果

1）8111 工作面稳设的OF25-190 型手提风动式风机系从德国引进，该风机具备体积小、质量轻、能耗低、效率高、操作简单、维修方便等优点，最主要的是气动风机防爆性能高，适合井下的作业环境。

2）通过综采工作面稳设手提风动式风机，或者用局部通风机向上隅角低氧区域进行供风，彻底解决了综采工作面上隅角氧气浓度超限及不稳定的难题，杜绝了回采过程中因上隅角缺氧导致的停产，加快了综采工作面回采速度，提高了生产效率。

3）同煤其他单位在治理上隅角低氧区域时，多采用采用临时导风障或L 型导风障的方法。本文提出的治理上隅角低氧区域技术，减少了上隅角导风帘的使用频次，降低了由于人工操作不规范、导风帘打不严而导致的低氧现象。相比采用临时导风障或L 型导风障的方法，此种治理上隅角低氧区域技术，避免了机组过尾时需卷起导风帘而产生的上隅角短暂缺氧现象[6]。

3.2 应用中的注意事项

1）在平时生产过程中，综采队组、通风区负责“压风风机”的日常管理，安排专人进行检查“压风风机”压风管路及截门，确保“压风风机”能正常使用，性能完好。

2）综采队组在生产过程中必须严格按照标准工艺、工序作业，避免出现工作面尾端头支架挤架、滞后，造成上隅角低氧现象。

4 结论

1）根据马脊梁矿8111 和8804 综放工作面的实际情况，分析总结了上隅角低氧现象的主要原因，并提出了针对性的治理措施：在8111 工作面采用OF25-190 型手提风动式风机配合临时导风障的方法；在8804 工作面利用局部通风配合临时导风障的方法。

2）通过实践，两种方法均取得了较好的效果。8111 工作面上隅角氧气浓度稳定在19.0%～20.5%之间；8804 面上隅角氧气浓度稳定在19.5%～20.7%之间，均符合了相关标准的要求。

3）这两种方法的应用实施，为同煤集团类似矿井工作面提供了指导，具有一定的参考价值。