增阻法調(diào)風(fēng)在掘進(jìn)工作面過老巷中的應(yīng)用

單長劍，孔令春，張 峰

（棗莊礦業(yè)集團(tuán)高莊煤業(yè)有限公司，山東 濟(jì)寧 277605）

隨著我國礦井采掘范圍的不斷延伸，井巷布置越來越復(fù)雜，在地質(zhì)條件、煤炭回采率、開拓系統(tǒng)等多種因素的影響下會出現(xiàn)越來越多的過廢舊老巷的現(xiàn)象。由于老巷長期處于密閉狀態(tài)，煤體釋放的瓦斯、硫化氫、木料腐爛變質(zhì)產(chǎn)生的NH3、煤體自燃產(chǎn)生的CO等高濃度高壓有毒有害氣體會集聚在老巷內(nèi)，無計劃揭露老巷時，老巷區(qū)域內(nèi)積聚的高濃度高壓有毒有害氣體會瞬間涌向已掘巷道，稀釋空氣造成人員窒息［1］。所以，如何做好老巷內(nèi)氣體的管控，成為保障煤礦井下下生產(chǎn)和作業(yè)人員安全的關(guān)鍵。目前，通常采用超前打鉆探測配合延接風(fēng)筒的方法排放老巷內(nèi)的氣體，高莊煤業(yè)有限公司1112運(yùn)輸巷在揭露老巷時，提前采取增阻增壓的方法，增大迎頭處風(fēng)壓，保證揭露時處于進(jìn)風(fēng)狀態(tài)，避免了老巷內(nèi)有毒有害氣體的外溢，實現(xiàn)了氣體的本質(zhì)安全。

1 概況

高莊煤業(yè)有限公司位于山東省濟(jì)寧市微山縣境內(nèi)，東臨京滬鐵路，京福高速公路和104國道，分別有鐵路專用線和公路與之貫通；京杭大運(yùn)河從井田內(nèi)穿過，水陸交通十分便利，礦井井田面積32 km2，地質(zhì)儲量為2.8億噸，可采儲量1.3億噸，儲量豐富，構(gòu)造簡單，采區(qū)主要處于微山湖水下，主采煤層為山西組3上、3下煤層。該公司為低瓦斯礦井，根據(jù)2016年煤礦瓦斯等級結(jié)果，礦井絕對瓦斯涌出量為3.40m3/min，相對瓦斯涌出量為0.53 m3/t；礦井絕對CO2涌出量為4.91m3/min，相對CO2涌出量為0.76 m3/t。

1112運(yùn)輸巷位于西十一采區(qū)，東部為西十一采區(qū)四條下山、-600 m水平車場和二線船閘保護(hù)煤柱；南部為1110工作面 ，目前已回采完畢；西部為井田邊界煤柱；北部為西十三采區(qū)，尚未進(jìn)行工作面開采；工作面標(biāo)高-640.7 m～-604.0 m。1112運(yùn)輸巷所處地層為二疊系山西組3上煤層，煤層厚度4.4～7.0m，平均5.4m，距3下煤層間距為4.11～9.3 m，平均5.6 m。工作面總體為一單斜構(gòu)造，走向219°，傾向309°。煤層瓦斯絕對涌出量為0.3m3/min，煤層自然發(fā)火期為54 d，煤塵爆炸指數(shù)為41.34%，工作面處于正常地溫，溫度一般在26℃左右。

2 增阻技術(shù)的應(yīng)用

2.1 增阻技術(shù)的原理

當(dāng)空氣流經(jīng)采場內(nèi)部巷道時，與其相鄰的采空區(qū)內(nèi)的氣體也會產(chǎn)生相應(yīng)的流動，這種流動對采空區(qū)自然發(fā)火和采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植加兄匾绊?。正因如此，采場調(diào)風(fēng)是礦井通風(fēng)管理的一項重要而又頻繁的工作［2］。其中，增阻調(diào)節(jié)法是指當(dāng)采空區(qū)發(fā)生自燃時，為了減少采空區(qū)漏風(fēng)，用增阻法抑制采空區(qū)自燃的采場調(diào)風(fēng)方法。同理，在掘進(jìn)作業(yè)需要揭露老巷時，為防止揭露巷道內(nèi)的有毒有害氣體直接排到工作面威脅作業(yè)人員的安全，可采用增阻技術(shù)，在貫通點的前方提前構(gòu)筑增阻設(shè)施，控制工作面的回風(fēng)，從而提高貫通點處的壓力，使增阻設(shè)施前后形成壓力差。在進(jìn)行巷道揭露時，使揭露點的壓力小于工作面迎頭的風(fēng)壓，防止有害氣體的外溢。

2.2 增阻技術(shù)的實施

（1）提前構(gòu)筑增阻設(shè)施

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在貫通前距1112運(yùn)輸巷與1110材料巷貫通點50m左右位置分別構(gòu)筑增阻設(shè)施2道，見圖1。增阻設(shè)施建在巷道平整，斷面小，頂板、兩幫支護(hù)良好的位置，增阻設(shè)施要打兩道，間距5 m左右，采用魚鱗搭接，勾縫處理，在增阻設(shè)施的兩面用廢舊風(fēng)帶吊掛嚴(yán)實，減少漏風(fēng)。在增阻設(shè)施上留好風(fēng)門的的位置，方便行人行車。

（2）提高貫通地點壓力

將安裝在車場的FBDYNo6.0/2×15局部通風(fēng)機(jī)雙電機(jī)同時開啟，增大1112運(yùn)輸巷風(fēng)量和風(fēng)壓，調(diào)整西十一五部回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷調(diào)節(jié)風(fēng)窗，減少1112運(yùn)輸巷回風(fēng)。測定增阻設(shè)施兩側(cè)的壓力，保證工作面內(nèi)的壓力明顯大于增阻設(shè)施外側(cè)的壓力，1112運(yùn)輸巷增阻設(shè)施兩側(cè)壓力對比如表1所示。

圖1 1112運(yùn)輸巷與1110材料巷貫通

表1 1112運(yùn)輸巷增阻設(shè)施兩側(cè)壓力對比

（3）具體實施辦法

在貫通前，通過探孔觀察1110材料巷壓力，確保探孔處于進(jìn)風(fēng)狀態(tài)。若出風(fēng)，則關(guān)閉1112運(yùn)輸巷內(nèi)增阻設(shè)施風(fēng)門，使貫通點的壓力小于工作面迎頭的風(fēng)壓，處于正壓狀態(tài)。貫通時具體做法如下：

①在距揭露老巷前10m時，由鉆機(jī)隊在1112運(yùn)輸巷施工鉆孔，確定老巷具體位置，通防科安排專職瓦檢員跟班，對鉆孔內(nèi)的氣體情況進(jìn)行檢測，鉆孔由鉆機(jī)隊負(fù)責(zé)封閉。

②1112運(yùn)輸巷距老巷5m時，必須嚴(yán)格堅持“先探后掘”的原則，探1.8m掘進(jìn)1 m，且每次施工前使用1.8 m釬子，在巷道掘進(jìn)方向施工超前探眼1個，探眼距離應(yīng)始終保持0.8 m，打完探眼后，由瓦斯檢查員進(jìn)行檢查孔內(nèi)氣體，檢查完畢后及時用炮泥封實，探眼內(nèi)氣體情況及時向通防科值班人員匯報。

③貫通前2m時，現(xiàn)場必須有2名救護(hù)隊員負(fù)責(zé)跟班監(jiān)護(hù)、檢查氣體，并在貫通地點懸掛“三用儀”或“四合儀”，1名通風(fēng)專業(yè)人員負(fù)責(zé)對西十一區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)及1112運(yùn)輸巷局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況巡查，防止發(fā)生循環(huán)風(fēng)現(xiàn)象。

④掘進(jìn)至貫通點前1 m時，施工單位打鉆孔探明1112運(yùn)輸巷與老巷位置關(guān)系，瓦斯檢查員利用探孔放設(shè)束管，束管長度不低于2 m，用炮泥或錨固劑進(jìn)行封堵，20 min后檢查老巷氣體情況，當(dāng)CH4濃度不超過1%或CO2濃度不超過1.5%、O2濃度大于18%時，方可進(jìn)行施工，并在全風(fēng)壓混合處懸掛四合儀（O2、CO、H2S、CH4），由救護(hù)隊員負(fù)責(zé)監(jiān)測該處氣體情況。

⑤施工單位在氣體濃度均符合上述規(guī)定后，使用風(fēng)鎬揭露老巷施工直徑0.3 m的孔洞，由現(xiàn)場跟班救護(hù)隊員負(fù)責(zé)檢查貫通點氣體濃度及1112運(yùn)輸巷回風(fēng)流中氣體濃度，當(dāng)老巷及1112運(yùn)輸巷全風(fēng)壓混合處CH4濃度不超過1%或CO2濃度不超過1.5%、O2濃度大于18%時，風(fēng)筒工負(fù)責(zé)將風(fēng)筒延接至貫通地點，救護(hù)隊員檢查老巷內(nèi)氣體情況，氣體濃度不超過上述規(guī)定后，方可允許繼續(xù)擴(kuò)大貫通地點巷道斷面。

（4）注意事項

①增阻時，一定要確保通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定，嚴(yán)禁阻力忽大忽小，否則不僅達(dá)不到增阻目的，反而有可能導(dǎo)致有害氣體大量涌出，甚至引起自然發(fā)火。

②在貫通前、后加強(qiáng)局部通風(fēng)機(jī)管理，安排專職電工看管局部通風(fēng)機(jī)，防止出現(xiàn)局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

③加強(qiáng)對西十一區(qū)域及1112運(yùn)輸巷回風(fēng)的風(fēng)量測定，保證貫通地點不停風(fēng)、風(fēng)筒完好不跑風(fēng)、不漏風(fēng)，風(fēng)筒口距施工地點不大于3 m，確保通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定，風(fēng)量滿足生產(chǎn)需求。

④貫通期間派專人管理1112運(yùn)輸巷的增阻設(shè)施，確保風(fēng)門處于關(guān)閉狀態(tài)，皮帶架和線纜管路處不漏風(fēng)。

3 效果分析

通過對1112運(yùn)輸巷貫通前后老巷內(nèi)氣體成分的測量，1112運(yùn)輸巷貫通前后老巷內(nèi)氣體對比如表2所示，可以看出，在氣體排放前，老巷內(nèi)氧氣較低，影響工作面的正常生產(chǎn)和作業(yè)人員的安全。氣體排放完成之后，老巷內(nèi)氧氣濃度達(dá)到20%以上，有害氣體的濃度得到了控制，取得了明顯的效果，保證了1112運(yùn)輸巷向前掘進(jìn)時的氣體安全。

表2 3上1112運(yùn)輸巷貫通前后老巷內(nèi)氣體對比

4 結(jié)語

增阻技術(shù)的應(yīng)用增大了掘進(jìn)工作面迎頭處風(fēng)壓，在揭露老巷時消除了原1110材料巷老巷中有毒有害氣體的溢出，通過延接風(fēng)筒排放氣體，使老巷內(nèi)的氧氣濃度由4.3%增加至20.9%，實現(xiàn)了過老巷期間氣體的本質(zhì)安全，為礦井的正常生產(chǎn)創(chuàng)造了效益。