淺析回采工作面下行通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用

王建軍

(山西蘭花集團(tuán)東峰煤礦有限公司,山西高平 048400)

淺析回采工作面下行通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用

王建軍

(山西蘭花集團(tuán)東峰煤礦有限公司,山西高平 048400)

鑒于煤礦的熱害高溫,需要實(shí)施下行通風(fēng)技術(shù),事實(shí)證實(shí),跟上行通風(fēng)技術(shù)進(jìn)行比較,應(yīng)用下行通風(fēng)技術(shù)的工作面溫度能夠平均降低30%,這使得工作面的環(huán)境得有改善,進(jìn)而表明在煤礦回采工作面應(yīng)用下行通風(fēng)技術(shù)切實(shí)可行。本文論述了應(yīng)用下行通風(fēng)技術(shù)的安全策略、下行通風(fēng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),以及下行通風(fēng)技術(shù)的不足。

回采 工作面 下行通風(fēng) 技術(shù)

一些礦井為了杜絕回采工作面使用下行通風(fēng)，專門開拓了回風(fēng)巷道，這就增加了礦井的資金投入。為此，本文首先對(duì)回采工作面上行通風(fēng)與下行通風(fēng)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，分析了下行通風(fēng)的適用條件、范圍等。上行通風(fēng)與下行通風(fēng)時(shí)指進(jìn)風(fēng)流方向與采煤工作面的關(guān)系而言。當(dāng)風(fēng)流沿著采煤工作面由下向上流動(dòng)的通風(fēng)方式，稱為上行通風(fēng)。當(dāng)風(fēng)流沿采煤工作面由上向下流動(dòng)的通風(fēng)方式，稱為下行通風(fēng)。風(fēng)流方向與煤炭運(yùn)輸方向一致時(shí)稱為同向通風(fēng)，否則稱為逆向通風(fēng)。一般的工作面都采用上行通風(fēng)的工作方式，下行通風(fēng)采用的較少，與上行通風(fēng)相比，下行通風(fēng)的特點(diǎn)是：一是采煤工作面進(jìn)風(fēng)流中煤塵濃度較小;二是采煤工作面的氣溫可以降低;三是不容易出現(xiàn)瓦斯局部積聚。但是，下行通風(fēng)的缺點(diǎn)是：工作面運(yùn)輸平巷中設(shè)備處在回風(fēng)流中;一旦工作面發(fā)生火災(zāi)時(shí)控制火勢(shì)比較困難;當(dāng)發(fā)生煤與瓦斯突出事故時(shí)，下行通風(fēng)極易引起大量的瓦斯逆流而進(jìn)入上部進(jìn)風(fēng)水平，擴(kuò)大突出的涉及范圍。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，采煤工作面采區(qū)下行通風(fēng)對(duì)工作面的煤塵抑制，特別是對(duì)急傾斜煤層采煤工作面的煤塵抑制是很有利的;同時(shí)防止采煤工作面頂板瓦斯的成層積聚和采空區(qū)漏風(fēng)以及抑制煤炭自燃也都是有利的。因此《煤礦安全操作規(guī)程》規(guī)定，有煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出危險(xiǎn)的采煤工作面不得采用下行通風(fēng)。

1 應(yīng)用下行通風(fēng)技術(shù)的安全策略

(1)在4.5m—5m一次采全高的綜采工作面進(jìn)行煤體注水。

(2)將消防供水管路安置在工作面進(jìn)回風(fēng)巷道，且把三通閥門設(shè)計(jì)在每隔50m的回風(fēng)巷、每隔100m的進(jìn)風(fēng)巷，且將一道降塵水幕設(shè)計(jì)在進(jìn)風(fēng)巷，而在回風(fēng)巷設(shè)計(jì)兩道降塵水幕，并把降塵裝置設(shè)計(jì)在所有轉(zhuǎn)載點(diǎn)，在機(jī)組安置負(fù)壓降塵設(shè)備，以及在進(jìn)回風(fēng)巷設(shè)計(jì)隔爆水袋。

(3)將自動(dòng)監(jiān)測(cè)瓦斯的報(bào)警斷電設(shè)備安置在回采工作面下巷，設(shè)置1%的斷電濃度，回風(fēng)巷道以及回采工作面的一切電氣裝置是斷電的范圍。

(4)都是根據(jù)風(fēng)速的需要和工作面斷面來配備回采工作面風(fēng)量，以保證至少1m/s的工作面風(fēng)速。也就是通常來講，實(shí)現(xiàn)900m3/m的綜采工作面風(fēng)量和600m3/m的普采工作面風(fēng)量。

2 下行通風(fēng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

(1)下行通風(fēng)能夠使得上隅角聚集瓦斯的問題得以解決，并不能夠在下隅角出現(xiàn)新瓦斯。這是由于：下行通風(fēng)的過程中采空區(qū)與工作面的總壓差較小，采空區(qū)的漏風(fēng)量也較小，為此，下行通風(fēng)過程中由采空區(qū)帶出的瓦斯量比較少，導(dǎo)致涌出量比較低，也恰恰是因?yàn)橄滦型L(fēng)可以將瓦斯滯留在采空區(qū)里面或排出采空區(qū)之上濃度較高的瓦斯，因此上隅角聚集瓦斯的可能性比較小。此外，由下隅角涌出瓦斯之后，受到浮力作用的制約，在上升的時(shí)候跟下行風(fēng)流混合，為此，應(yīng)用下行通風(fēng)的時(shí)候，下隅角聚集瓦斯的情況不會(huì)比上行通風(fēng)嚴(yán)重。

(2)下行通風(fēng)的過程中，因?yàn)橥咚垢×惋L(fēng)流的方向不一致，因此瓦斯層和風(fēng)流間有著較大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的混合過程需要較少的能量，提高了它的混合能力(下行通風(fēng)過程中空氣與瓦斯的混合能力強(qiáng)于同等狀況下上行通風(fēng)的混合能力)，為此，工作面涌出的瓦斯較易混合風(fēng)流而被帶走。

(3)工作面下行通風(fēng)，回風(fēng)側(cè)是下隅角，有著較高的溫度，而采空區(qū)內(nèi)部溫差小，從而使得采空區(qū)和下隅角間的自然風(fēng)壓減小，這對(duì)避免采空區(qū)浮煤的自然發(fā)火非常有益。而工作面下行通風(fēng)，進(jìn)風(fēng)側(cè)是上隅角，位置高并且溫度低，由于自然風(fēng)壓一直是自下到上的方向，因此不會(huì)出現(xiàn)由于自然風(fēng)壓所導(dǎo)致的漏風(fēng)，并且進(jìn)風(fēng)側(cè)是上隅角，風(fēng)壓較高，還能夠?qū)σ徊糠植煽諈^(qū)里面從下到上的自然風(fēng)壓進(jìn)行抵消。

(4)都是鄰架操作綜采工作面操作支架，并且在上方俯視以及在下方操作會(huì)較為便捷，在移架時(shí)候出現(xiàn)的粉塵會(huì)順風(fēng)而下，防止影響操作者視線。

(5)在回風(fēng)巷裝設(shè)機(jī)電裝置，裝置散發(fā)的熱量不會(huì)往工作面散發(fā)，這降低了工作面的溫度，因?yàn)榫C采工作面有著較多的裝置，在回風(fēng)巷裝設(shè)，倘若出現(xiàn)裝置著火，回風(fēng)巷就會(huì)出現(xiàn)有害氣體，從而防止傷害到工作面的人員。

(6)因?yàn)檫\(yùn)煤的方向和風(fēng)流方向相同，能夠大大地減少煤塵的飛揚(yáng)，并且因?yàn)樵诨仫L(fēng)順槽設(shè)計(jì)輸送裝置，所以在輸送的過程中直接由回風(fēng)順槽排走煤炭粉塵，而不到達(dá)工作面，這使得工作面的環(huán)境得以改善。

(7)防止將風(fēng)門設(shè)計(jì)在上巷，能夠確保輸送工作面裝置物料不經(jīng)過風(fēng)門，對(duì)維護(hù)風(fēng)門的量減少，確保工作面通風(fēng)的穩(wěn)定性。

3 下行通風(fēng)技術(shù)的不足

(1)工作面出現(xiàn)火災(zāi)的時(shí)候，受到火風(fēng)壓的制約，會(huì)逆轉(zhuǎn)風(fēng)流。

(2)機(jī)電裝置都在回風(fēng)巷，裝置上容易聚集粉塵。

(3)跟空氣比較，瓦斯密度小，存在相應(yīng)的上浮力，下行通風(fēng)瓦斯流動(dòng)方向跟風(fēng)流不一致，在風(fēng)速低行不成紊流的前提條件下，會(huì)聚集瓦斯。

4 結(jié)語

總之，在較小煤層傾角和低瓦斯礦井，回采工作面應(yīng)用下行通風(fēng)技術(shù)有著相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，在特殊狀況下是較為理想的選擇。對(duì)于那些回采工作面布置正常的上行通風(fēng)有難度，需要進(jìn)行再投入，進(jìn)行通風(fēng)區(qū)段的改造。使用下行通風(fēng)是良好的選擇。對(duì)于機(jī)械化程度高，單產(chǎn)高的綜采放頂工作面、高檔普采工作面、高瓦斯工作面，應(yīng)該具體情況具體分析，有針對(duì)性地采用下行通風(fēng)，才會(huì)獲得明顯效果。下行通風(fēng)可以減少瓦斯積聚，較快沖淡瓦斯，可以改變作業(yè)環(huán)境，縮小環(huán)境污染范圍，提高抗災(zāi)變的能力。下行通風(fēng)會(huì)增加機(jī)巷回風(fēng)流中的瓦斯含量、煤塵含量、空氣溫度等，使作業(yè)環(huán)境惡化。為此，要加強(qiáng)機(jī)巷機(jī)電設(shè)備的管理，確保機(jī)電設(shè)備的完好。要加強(qiáng)回風(fēng)流中的瓦斯監(jiān)測(cè)、風(fēng)流凈化和煤塵清掃工作。

[1]程玉寶,孫喜貴.趙家寨煤礦異常高溫原因分析及治理方案研究報(bào)告[R].北京：煤炭科學(xué)研究總院,2009.

[2]李中州,孫喜貴,范濤.趙家寨煤礦井下高溫成因分析[J].煤炭工程,2010(10)：48-50.

[3]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局,國家煤礦安全監(jiān)察局,煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,2011.

王建軍(1970-),男,漢族,2012年7月畢業(yè)于河南理工大學(xué)采礦工程專業(yè),現(xiàn)任山西蘭花集團(tuán)東峰煤礦有限公司總經(jīng)理(通風(fēng))助理,工程師。