綜放工作面下行通風技術研究與應用

秦攀峰（中國神華神東煤炭集團有限責任公司安監(jiān)局,內蒙古 鄂爾多斯 017000）

綜放工作面下行通風技術研究與應用

秦攀峰
（中國神華神東煤炭集團有限責任公司安監(jiān)局,內蒙古 鄂爾多斯 017000）

本文結合保德煤礦具體工程實例簡要介紹了上行通風存在的問題，通過對上行通風和下行通風的優(yōu)缺點進行詳細對比，得出在綜放工作面采取下行通風的可行性，對今后煤礦企業(yè)綜放工作面下行通風技術具有一定的指導意義。

綜放工作面；上行通風；下行通風；技術研究

0 引言

保德煤礦是神華神東煤炭公司唯一的一對高瓦斯礦井，綜放工作面單產高，工作面絕對瓦斯涌出量較大，回風隅角存在瓦斯頻繁超限現象，綜放工作面回風粉塵濃度經常嚴重超標。為了有效解決上述問題，保德煤礦準備在81305綜放工作面（備用面）正式回采時采用下行通風的通風方法。下行通風在防止上隅角瓦斯積聚、防塵、降溫和抑制采空區(qū)自燃火災等方面效果明顯，但下行通風存在一些弊端，為了確保81305綜放工作面回采期間通風系統(tǒng)穩(wěn)定、安全可靠，需要對工作面下行通風方案的可行性進行論證。

1 工程概況

保德煤礦位于山西省保德縣境內，經過兩次集中改擴建，礦井實際原煤生產能力已達到1500萬t/a。目前正在開采的煤層為最上部的8#層，煤種為氣煤，埋藏深度176～380m，傾角平均5°左右，厚度4.41～8.23m較穩(wěn)定，平均6.5m。煤層含夾矸4層以上，為砂泥巖及炭質泥巖，厚度0.1～0.3m。8#煤原煤灰份18.56～35.47%，平均26.08%，為中灰煤，直接頂為砂質泥巖及泥巖，厚度0.53～12.12m；老頂灰白色粗砂巖，厚度8.9～20.2m；底板為泥巖。8#層煤自燃發(fā)火等級鑒定為Ⅱ級，發(fā)火期4～6個月，自建礦以來已回采，21個工作面，未發(fā)現有采空區(qū)煤體自燃發(fā)火現象。煤塵具有爆炸性，爆炸性指數為35.33%。

礦井有完整獨立的通風系統(tǒng)，采用分區(qū)機械抽出式通風，目前礦井總進風量26476 m3/min ，總回風量為27066 m3/min，礦井通風等級孔10.5m2，礦井通風容易。盤區(qū)采用“兩進兩回或兩進一回”的通風方式，工作面采用“兩進兩回”、“兩進一回”或“一進一回”的通風方式，掘進面采用全風壓和大功率局扇配大直徑風筒供風。井下所有采掘工作面，機電硐室通風系統(tǒng)獨立、合理、完善。2010年7月份礦井瓦斯等級鑒定結果絕對涌出量70.93 m3/min，相對涌出量6.10m3/ t，屬高瓦斯礦井。根據2011年5月測風報表，礦井絕對瓦斯涌出量為95.64 m3/min，相對瓦斯涌出量為3.13 m3/t。

2 上行通風存在問題

目前礦井上行通風綜放工作面為81304工作面，采用“兩進兩回”的“U+L”上行通風方式，通風在工作面及上下隅角處和傳統(tǒng)的“U”形類似，回風風量1390 m3/min，上隅角瓦斯經常超限，上隅角采用硬質風筒引排瓦斯1~2 m3/min，風排瓦斯量7~8 m3/min。日產2~3萬噸，日推進度10m左右。由于工作面單產大，推進速度快，盡管采面已提前預抽，工作面瓦斯涌出量仍相對較大，在放煤或割煤時回風隅角存在瓦斯超限現象，特別是回風隅角頂板瞬時垮落，回風隅角瓦斯頻繁出現瞬間超限現象，嚴重威脅著礦井安全生產。

另外，為保證日產量，綜放工作面每天割煤12刀左右。正常生產時回風煤塵嚴重超標，工作面全塵濃度達到484.2mg/m3，回風巷粉塵濃度達到128.7 mg/m3。全塵最大491.5mg/m3，最小318.1mg/m3，平均388.1mg/m3，呼吸性粉塵最大63.4mg/m3，最小29mg/m3，平均46.3mg/m3。平均總粉塵和呼吸性粉塵均為《煤礦安全規(guī)程》（2011年版）第七百三十九條中關于作業(yè)場所空氣中粉塵濃度最高允許濃度的31.8倍和13倍。工作面及回風流作業(yè)場所空氣中煤塵濃度較大，嚴重威脅著作業(yè)工人的身心健康。煤塵具有爆炸性，爆炸性指數為35.33%，若降塵措施處理不當存在煤塵爆炸的重大安全隱患。

此外，8#層煤自燃發(fā)火等級鑒定為Ⅱ級，發(fā)火期4～6個月，具有自燃發(fā)火傾向性。由于工作面推進速度較快，雖自建礦以來已回采21個工作面中未發(fā)現有自燃發(fā)火，但在各方面條件具備時，采空區(qū)遺留具有自燃傾向性的煤體仍存在自燃著火的可能，所以應采取積極的措施抑制其自燃發(fā)火。

3 下行通風方案可行性論證

3.1 工作面概況

81304綜放工作面沿煤層走向布置，位于3盤區(qū)二號主輔運大巷以南，井田邊界以北，81305工作面（備用）以東。工作面底板標高724~781m，地面標高911~1131.6m。工作面煤層總體近南北走向，呈向西傾斜的單斜構造，煤層傾角為3o～7o，平均4o左右。81304綜放工作面長度266m，工作面推進長度2629m，煤厚6.5m左右，采高3.8m，工作面采用“兩進兩回”的“U+L”上行通風方式，通風在工作面及上下隅角處和傳統(tǒng)的“U”形類似，計劃配風量1350m3/min，實際配風量1390m3/min，工作面于2010年10月12日開始回采，預計2011 年9月回采結束。

81305綜放工作面（備用）與81304工作面緊鄰，位于81304西側下部，作面底板標高697~750m，地面標高890~1106m，其他開采條件與81304類似。81304綜放工作面長度240m，工作面推進長度2696m。目前，工作面采用“一進兩回”的“U+L”下行通風方法，備用面風量1710通風m3/min，工作面及上下隅角處和傳統(tǒng)的“U”形類似，工作面于2011年開始回采。

3.2 通風方案對比分析

現以81304綜放工作面在其他條件均相同的情況下，分別采用上行通風和下行通風方案進行技術對比分析。81304綜放工作面采用上行通風方案和下行通風方案綜合技術對比分析見表1所示：

從表1可以看出， 81304綜放工作面采用下行通風方案最大的優(yōu)勢在于工作面漏風較少，采空區(qū)瓦斯向工作面空間涌出相對上行通風少，給工作面尤其是上隅角瓦斯涌出治理減輕了壓力，為采空區(qū)及頂板高位鉆孔卸壓抽采效果提高提供了便利條件，同時對工作面降塵有著積極的作用，能很好的改善當前工作面煤塵嚴重超標現狀。而下行通風最大不利之處是發(fā)生了外因火災時，對救火施救不利，但外因火災在管理到位的情況下一般不易發(fā)生。

另外，81304綜放工作面在采用下行通風還有其他一些優(yōu)點，例如工作面降溫、改善濕度條件、不用在上巷設置風門設施生產效率高等等，對于其缺點均可通過加強管理來改善、彌補。對于保德煤礦這樣的現代化礦井來說，人員文化素質高，其技術、管理水平過硬，對處理下行通風中存在的管理問題應該能很好的應對。對81304綜放工作面面臨的瓦斯涌出治理和工作面煤塵嚴重超標問題，下行通風方案均能很好的解決或改善，而下行通風的弊端也能從管理上加以解決。

綜上所述，81304綜放工作面采用下行通風方案在技術上是完全可行的，就目前礦井開采狀況而言，下行通風方案總體上明顯優(yōu)于上行通風方案。

4 下行通風方案可行性分析

通過以上對81304綜放工作面采用下行通風和上行通風進行對比分析可知，81304綜放工作面采用下行通風方案在技術上是完全可行的，而且對于上行通風方案總體上具有明顯優(yōu)勢，且我國現行相關法律、法規(guī)未對高瓦斯礦井工作面采用下行通風有明確規(guī)定?？梢赃@么說，81304綜放工作面采用下行通風符合現有法規(guī)要求，且在技術上也是完全可行。

81305綜放工作面（備用）與81304綜放工作面緊鄰，其開采技術條件相同，由類推可知，81305綜放工作面（備用）在回采期間采用下行通風方案也是完全可行的。另外，81305綜放工作面（備用）目前的通風方法已是下行通風，已經具備了下行通風的巷道及通風設施基礎條件，在回采期間采用下行通風無須附加額外工程量，也不用對現有工作面通風系統(tǒng)做較大調整。

綜上所述，81305綜放工作面（備用）已具備了下行通風的硬件條件，在其回采期間采用下行通風方案在技術上是完全可行的。

表1 上行通風與下行通風方案綜合技術對比分析表

5 結論

通過對下行通風采場風流分布、漏風率及瓦斯涌出規(guī)律的理論分析，分別闡述、分析了下行通風與瓦斯涌出、降塵、抑制采空區(qū)煤層自燃發(fā)火及工作面降溫等方面的關系，得出了下行通風在以上方面比上行通風能更好的為礦井安全高效生產服務。下行通風在外因火災的控制及救災過程等方面存在不利因素，并且對回風巷中的機電設備管理帶來更高的要求，但對于下行通風存在的不足均可以通過采取不同的安全技術措施并加強管理來彌補。經過81304綜放工作面上、下行通風的綜合技術對比分析可知，81304綜放工作面采用下行通風在瓦斯涌出治理、工作面降塵及抑制采空區(qū)煤炭自燃發(fā)火等方面用明顯優(yōu)勢，下行通風總體上優(yōu)于當前采用的上行通風方法。

81305綜放工作面（備用）目前的通風方法已采用下行通風方法，在生產時采用下行通風則不需要調整工作面通風系統(tǒng)，亦不需另外施工配套工程，可以說81305綜放工作面在生產時采用下行通風是水到渠成，只需在安全技術上分析其可行性即可。81305備用工作面與81304綜放工作面緊鄰，其開采技術條件相似，因此81305綜放工作面（備用）在生產時采用下行通風方案在安全技術上總體應優(yōu)于上行通風方案。

綜上所述，在目前礦井通風系統(tǒng)和生產技術條件下，81305綜放工作面在回采期間采用下行通風相對于上行通風是安全、可行的。

為了保障工作面通風系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，最大程度上保證安全回采，針對下行通風一些不利因素，應完善以下安全技術措施：

（1）加強工作面通風系統(tǒng)管理。提高工作面通風設施的可靠性，合理配備風量，保證工作面通風系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。風門要設連鎖，重要風門要設專人看管、維護通風設施。工作面風速要保持在合理范圍，避免風速過低造成工作面頂板處瓦斯積聚。

（2）加強工作面瓦斯監(jiān)測、監(jiān)控。設置專職瓦斯檢查員，抓好工作面上、下端頭 、回風隅角及工作面高冒處的瓦斯檢測；在下安全出口及上下隅角安設瓦斯報警斷電儀，實現瓦斯的連續(xù)檢測和安全監(jiān)控，確保監(jiān)控有效并保證“風、瓦、電閉鎖”正常啟動。

（3）加強機電設備管理，保證其安全運行。加強處于回風流中的機電運輸設備的檢查、維護、保養(yǎng)，做到責任到人，杜絕失爆。

秦攀峰（1980-），男，山西陵川人，2004年畢業(yè)于太原理工大學礦業(yè)工程學院安全工程專業(yè)，本科，工程師。