浅埋近距离煤层群回采工作面均压通风技术研究

李东武

【摘 要】 文章针对山西某矿2501工作面上隅角CO浓度、温度超限问题，采用均压理论，结合现场检测，测出工作面漏风点位置，采用注浆封堵的方法对漏风点进行封堵。研究结果表明：1. 2501工作面漏风区域在工作面60m-90m;2. 注浆作业完成后工作面最高温度20℃，CO浓度最大量为0.002%;3. 风量损失量为130m3/min，风压压降30Pa;研究方法和研究结果对其他煤矿工作面防灭火工作具有一定指导意义和现实意义。

【关键词】 浅埋近距离煤层组;自燃;均压理论;注浆

【中图分类号】 TD72 【文献标识码】 A 【文章编号】 2096-4102（2021）06-0013-03

浅埋近距离煤层自燃问题目前已成为影响矿井安全生产的主要问题。由于浅埋近距离煤层组容易在回采后在采空区产生较多的遗煤，裂隙带会将采空区和上部未开采的薄煤层贯通，产生更多次生灾害。国内外学者在该方面未进行相关研究，以往的研究主要针对矿井采空区遗煤自燃问题，且以往的防灭火技术未对工作面出现发火问题进行有针对性的理论研究，导致防灭火工作存在盲目性。针对目前近距离浅埋煤层防灭火现状，本文以山西某矿2501工作面上隅角CO超限问题进行一系列有针对性的研究。通过现场风量、风压监测数据进行分析，得出工作面发火区域，并对主要发火区域进行注浆封堵，弥补了以往浅埋近距离煤层防灭火无针对性的不足。

1 矿井及工作面概况

山西某矿为高瓦斯矿井，主采煤层为5#煤层，5#煤为无烟煤，平均煤层厚度5m，5#煤距离上部4#煤层平均距离为11m，距离6#煤层为8m，5#煤层平均埋深209m，为浅埋近距离煤层组。矿井采用走向长壁综合机械化放顶煤开采，一次采高3m，放顶高度2m。目前在采工作面为2501工作面，工作面走向长度1536m，切眼长度200m。2501工作面运输顺槽高度4m，宽度5m，配风量为1528m3。

回风巷出现CO超标现象，瓦检员检测回风巷上隅角CO浓度为0.3%，严重超限，随后几天出现温度明显增高的情况。通过对回风巷CO和温度进行为期一周的检测，得到数据如图1所示。

由图1可知，2501回风巷温度、CO浓度均呈现递增趋势。因此推测采空区内存在遗煤自燃现象。

2 均压浅埋近距离煤层防灭火方案及实施

2501工作面主采煤层5#煤层距离上部4#煤层平均厚度11m，5#煤层平均厚度5m，4#煤层位于5#煤层上部裂隙带内，4#煤层不具有开采价值，未进行开采，5#煤层开采完毕后，采空区会和4#煤层贯通。煤层整体埋深较浅，礦压较小。根据目前CO浓度超限情况分析，上部4#煤层可能出现自燃的次生灾害。

2501工作面局部通风系统图如图2所示。为分析工作面巷道路线漏风情况以及风压情况，在2501工作面运输巷、切眼、回风巷设置测点5个，测点分布如图2。

2501工作面5个测点数据汇总如表1所示。

由图3可知，60m-90m区域，风量和风压数据出现突变现象。0m-60m区间范围内，风速呈慢慢增加趋势，每米风速增加量约为1.12m3/min，风压变化率为0.18Pa/m;60m-90m区域范围内，风速呈增加趋势，每米风速增加量约为4.13m3/min，风压变化率为1.33Pa/m;风量变化率增加了2.68倍，风压变化率增加了6.4倍。推测该区域出现了漏风现象。根据目前监测的数据计算，预计漏风率达到了72%，根据均压理论分析，该区域如果进行封堵作业，即可将漏风区域完全堵住，降低该区域产生自燃的情况。由于没有新鲜风流流入采空区，即使采空区内存在遗煤，没有助燃剂（氧气）依旧无法燃烧。

本次注浆区域较小，为工作面60m-90m区域，注浆使用的浆液为水泥浆，水灰比1∶1.08，加速凝剂;打孔使用风暴钻机，普通螺纹钻杆，孔径Φ30mm，注浆采用ZBQ-27/1.5气动注浆泵。孔间距为3m，施工钻孔10个，平均钻孔深度15m。

采空区内岩层孔隙率为0.66，预计封堵区域为30m，浆液有效利用率为80%，现场共注浆液4500m3，计算出的封堵面积如图4所示。

3 效果考察

注浆作业完成后，分别对工作面区域内风压、风量、温度、CO浓度数据进行统计分析，对上隅角温度和CO浓度进行为期14天的检测。

检测结果如图5、图6所示。

由图5可知，封堵后工作面风压和流量出现较小波动，从工作面运输巷端头到工作面回风巷端头，风压由368Pa降低到338Pa，180m范围内风压降低了30Pa，压降平稳;风量由1230m3/min降低到1100m3/min，风量损失量为130m3/min，为正常损失量。

由图6可知，封堵后工作面上隅角温度变化平稳，温度在11℃-20℃变化，CO浓度变化量为0.0009%-0.002%波动，均未出现超限情况。温度波动较大和送风量有一定关系，因此温度波动属于正常现象，最高温度20℃。

通过效果考察结果显示，封堵效果明显，有效解决了工作面采空区内自燃现象。

4 总结

本文分析了山西某矿2501工作面上隅角温度、CO浓度超限原因为遗煤自燃，统计分析工作面发火点，运用均压理论进行分析封堵，之后进行效果考察，得出以下结论：

工作面上隅角CO浓度、温度超限的主要原因为工作面采空区内遗煤自燃，自燃区域主要为工作面60m-90m区域;

通过计算，采空区内需要注入浆液量为4500m3，注浆区域为工作面前方30m范围内，并划出了注浆中心区域和影响区域;

注浆后进行效果考察，工作面总风量损失量为130m3/min，风压压降30Pa;工作面上隅角CO浓度最大量为0.002%，最高温度20℃。

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