均壓通風(fēng)技術(shù)在榆家梁煤礦52209孤島工作面的應(yīng)用

王云飛

(神東煤炭集團(tuán)榆家梁煤礦，陜西神木 719316)

0 引言

漏風(fēng)是煤礦生產(chǎn)過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題，當(dāng)有漏風(fēng)通道存在，并在其兩端有壓差時(shí)，就可能產(chǎn)生漏風(fēng)。神東礦區(qū)煤層埋藏淺，工作面回采時(shí)地表塌陷裂隙與地面形成漏風(fēng)通道，容易向地面漏風(fēng)，造成工作面風(fēng)量不足。采空區(qū)漏風(fēng)容易導(dǎo)致回風(fēng)隅角等地點(diǎn)氧氣濃度降低和一氧化碳濃度升高，同時(shí)容易引起采空區(qū)遺煤自燃，給礦井防滅火工作帶來(lái)困難。均壓通風(fēng)方式可有效解決工作面進(jìn)回巷風(fēng)壓差，減少采空區(qū)漏風(fēng)，保證礦井安全生產(chǎn)。

1 礦井概述

榆家梁煤礦52209工作面位于榆家梁井田中南部，對(duì)應(yīng)地表為水頭村、連莊村、石窩溝村、青草溝村等，工作面長(zhǎng)為371 m，平均采高為4．2 m，推進(jìn)長(zhǎng)度為5 621 m，采用長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化一次采全高回采，計(jì)劃回采14．7個(gè)月。52209綜采工作面進(jìn)風(fēng)巷為52209輔運(yùn)巷，回風(fēng)巷為52209運(yùn)輸順槽，兩順槽均為單巷，通風(fēng)距離長(zhǎng)達(dá)1 1000 m，包含聯(lián)巷218處，且該工作面為孤島工作面。

52209工作面南部為井田邊界及青草溝煤礦5－2煤采空區(qū)，西部為52207工作面已采空塌陷(局部積水)，經(jīng)束管分析采空區(qū)氧氣濃度為2．2%，東部為52210工作面已采空塌陷，采空區(qū)氧氣濃度在16% ～19%，北部為5－2煤大巷實(shí)體煤。推進(jìn)到45聯(lián)巷后開(kāi)始進(jìn)入上覆4－3煤采空區(qū)，34聯(lián)巷開(kāi)始進(jìn)入上覆4－2煤采空區(qū)，上覆采空區(qū)氧氣濃度在7%以下。距52209切眼122～1 139 m為薄基巖區(qū)，上覆巖層厚度40～70 m，最薄處約40 m，薄基巖區(qū)易形成漏風(fēng)通道，推進(jìn)到上覆采空區(qū)時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致上覆采空區(qū)及本采空區(qū)遺煤自燃，兩側(cè)以及上覆采空區(qū)大量有毒有害氣體溢出，威脅工作面安全生產(chǎn)。為控制地表漏風(fēng)，確保工作面各項(xiàng)氣體濃度符合規(guī)定，對(duì)工作面實(shí)施均壓防滅火技術(shù)。

2 均壓通風(fēng)

2．1 均壓通風(fēng)方案設(shè)計(jì)

利用52211運(yùn)順機(jī)頭作為均壓風(fēng)機(jī)安設(shè)點(diǎn)，施工均壓風(fēng)門(mén)4處，跨皮帶砌筑1組調(diào)節(jié)風(fēng)窗。在52211運(yùn)順機(jī)頭安設(shè)4臺(tái)均壓風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)型號(hào)為FBD-№．11．2/2 ×75，均壓風(fēng)機(jī)要求兩臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)、兩臺(tái)備用，每臺(tái)風(fēng)機(jī)均為“三?！惫╇姡⑶冶仨殞?shí)現(xiàn)“自動(dòng)切換”功能，當(dāng)主要運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，能自動(dòng)切換到備用風(fēng)機(jī)。具體位置如圖1所示。

通風(fēng)路線:5－2煤輔運(yùn)平硐(5－2煤主斜井)→5－2煤輔運(yùn)大巷→52211運(yùn)順→52210回撤輔巷→52209輔運(yùn)順槽→52209工作面→52209運(yùn)順→52209運(yùn)順措施巷一→52209運(yùn)順措施巷二→5－2煤回風(fēng)大巷→5－2煤回風(fēng)立井→地面。

圖1 均壓通風(fēng)風(fēng)機(jī)安設(shè)點(diǎn)

2．2 均壓工作面風(fēng)量計(jì)算及風(fēng)機(jī)選型

風(fēng)量計(jì)算:

工作面需風(fēng)量Q=60×70% ×1×1/2×(6．355+5．490) ×4．2 ×1．35 ×1．2=1 692 m3/min;

Q52211運(yùn)順備用巷道 =0．25 ×5．4 ×3．2 ×60=260 m3/min;

Q52209回撤通道、回撤輔巷 =0．25 ×17．28 ×60+0．25 ×17．28 ×60=518 m3/min;

52210回順和52209輔運(yùn)巷均壓風(fēng)門(mén)風(fēng)量控制在100 m3/min;

故合計(jì)風(fēng)量Q=1 692+260+518+100+100=2 670 m3/min。

負(fù)壓計(jì)算:根據(jù)《榆家梁煤礦通風(fēng)阻力測(cè)定報(bào)告》，52209沿程阻力見(jiàn)表1。

表1 榆家梁煤礦52209沿程風(fēng)壓計(jì)算序號(hào)巷道名稱斷面

風(fēng)機(jī)選型:由表1計(jì)算可得，巷道風(fēng)壓值為915 Pa。根據(jù)測(cè)量值52209輔運(yùn)與52210采空區(qū)壓差為600 Pa，52209運(yùn)順與52207采空區(qū)壓差為60～100 Pa，均壓區(qū)壓力計(jì)劃比兩側(cè)采空區(qū)高10～20 Pa，結(jié)合工作面需風(fēng)量選擇4臺(tái)FBDNO．11．2/75型2×75 kW對(duì)旋軸流式風(fēng)機(jī)方可滿足工作面供風(fēng)要求(兩臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，兩臺(tái)備用)，風(fēng)機(jī)參數(shù)見(jiàn)表2。

2．3 均壓系統(tǒng)的啟用條件與步驟

啟用條件:綜采工作面正常投產(chǎn)后，當(dāng)工作面出現(xiàn)如下情況中的任何一項(xiàng)，須立即啟用均壓防滅火系統(tǒng)。①52209輔運(yùn)巷氧氣濃度不能滿足20%;②52209工作面、52209運(yùn)順，任何一處漏風(fēng)使氧氣濃度降至18%以下，或CO濃度升高至24 ppm以上;③地表漏風(fēng)量增大，工作面風(fēng)量無(wú)法滿足正常生產(chǎn)。

表2 風(fēng)機(jī)技術(shù)特征表

啟用步驟:啟動(dòng)均壓系統(tǒng)前，由調(diào)度指揮中心負(fù)責(zé)組織工作面斷電、撤人。在確保工作面所有人員撤至5－2煤輔運(yùn)大巷新鮮風(fēng)流后，安排人員將均壓風(fēng)門(mén)全部關(guān)閉。均壓?jiǎn)⒂萌藛T接調(diào)度指令將兩臺(tái)均壓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。測(cè)風(fēng)員通過(guò)調(diào)節(jié)52209運(yùn)順措施巷的調(diào)節(jié)風(fēng)窗的有效通風(fēng)斷面來(lái)調(diào)節(jié)均壓工作面的風(fēng)量和壓力，保證工作面有毒有害氣體均不超限。在工作面風(fēng)量和壓力穩(wěn)定后，瓦檢員和通風(fēng)管理人員從輔運(yùn)巷進(jìn)入均壓區(qū)域，重點(diǎn)對(duì)52209工作面、回風(fēng)隅角、采空區(qū)氣體情況進(jìn)行檢查，在氣體濃度符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定并穩(wěn)定后，方可通知調(diào)度恢復(fù)工作面送電。共同組織試驗(yàn)“雙風(fēng)機(jī)雙電源自動(dòng)切換”功能，“風(fēng)、瓦斯電閉鎖”功能及均壓風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后的聲光報(bào)警系統(tǒng)等功能，確保各功能正常使用。

3 效果評(píng)估及應(yīng)急處理措施

3．1 效果評(píng)估

52209綜采工作面采用均壓通風(fēng)前、后各項(xiàng)參數(shù)見(jiàn)表3、表4。

表3 52209綜采工作面均壓通風(fēng)前通風(fēng)參數(shù)

從采用均壓通風(fēng)前后工作面各地點(diǎn)的氣體濃度及風(fēng)量可以看出，采用均壓通風(fēng)后，工作面進(jìn)回風(fēng)壓差控制在10 Pa左右，采空區(qū)漏風(fēng)量基本為0，用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量、氣體濃度均能滿足相關(guān)要求，風(fēng)量也能滿足工作面需求，為工作面安全高效回采創(chuàng)造了條件。

表4 52209綜采工作面均壓通風(fēng)后通風(fēng)參數(shù)

3．2 應(yīng)急處置措施

工作面無(wú)法正常供風(fēng):當(dāng)均壓風(fēng)機(jī)因故障、檢修、停電等原因無(wú)法正常供風(fēng)，綜采工作面必須立即停產(chǎn)，所有人員沿52209輔運(yùn)撤出工作面至輔運(yùn)大巷，跟班隊(duì)干負(fù)責(zé)組織員工沿正確的路線撤離。52209運(yùn)順作業(yè)人員接到撤人指令后，佩戴自救器沿避災(zāi)路線撤離。①52209綜采工作面避災(zāi)路線，52209綜采工作面→52209輔運(yùn)→52209輔運(yùn)2－3聯(lián)巷風(fēng)門(mén)→52210機(jī)頭→5－2煤輔運(yùn)大巷→輔運(yùn)平硐→地面;②52209運(yùn)順避災(zāi)路線，(佩戴自救器)52209運(yùn)順→52209運(yùn)順2聯(lián)巷→52207運(yùn)順→5－2煤輔運(yùn)大巷→輔運(yùn)平硐→地面。

調(diào)度應(yīng)急處置:①當(dāng)均壓風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)度監(jiān)測(cè)通過(guò)遠(yuǎn)程控制先打開(kāi)52210運(yùn)順三道風(fēng)門(mén)(均壓風(fēng)門(mén)4)，后打開(kāi)52209運(yùn)順措施巷二的均壓風(fēng)門(mén)(均壓風(fēng)門(mén)2);若遠(yuǎn)程控制故障時(shí)由風(fēng)門(mén)看護(hù)人員打開(kāi)此二處風(fēng)門(mén)，然后匯報(bào)調(diào)度指揮中心，52209工作面恢復(fù)負(fù)壓通風(fēng);②調(diào)度監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)度指揮中心要立即通知工作面停產(chǎn)，由瓦檢員、安檢員、跟班隊(duì)長(zhǎng)組織將工作面所有人員沿避災(zāi)路線撤出，同時(shí)通知均壓風(fēng)門(mén)崗位工將風(fēng)門(mén)打開(kāi)恢復(fù)負(fù)壓通風(fēng)，并向通風(fēng)科、機(jī)電科、值班礦領(lǐng)導(dǎo)、通風(fēng)副總、機(jī)電副總、總工程師、礦長(zhǎng)匯報(bào)，以便及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

跟班隊(duì)長(zhǎng)應(yīng)急處置:①當(dāng)工作面出現(xiàn)微風(fēng)，氧氣濃度降至18%以下或CO濃度急劇升高超過(guò)80 ppm時(shí)，綜采一隊(duì)跟班隊(duì)長(zhǎng)立即組織工作面所有人員佩戴自救器由工作面沿避災(zāi)路線撤離，并立即匯報(bào)煤礦調(diào)度指揮中心，待工作面異常情況處理完成，瓦檢員檢查工作面氣體情況恢復(fù)正常后方可恢復(fù)生產(chǎn);②當(dāng)均壓設(shè)施被損壞，均壓系統(tǒng)失衡后，綜采一隊(duì)跟班隊(duì)長(zhǎng)立即組織工作面所有人員由工作面撤到新鮮風(fēng)流中，并立即匯報(bào)礦調(diào)度指揮中心，待均壓設(shè)施恢復(fù)好，系統(tǒng)正常后方可進(jìn)入工作面。

周期來(lái)壓和切換操作:①綜采一隊(duì)要密切注意工作面周期來(lái)壓，預(yù)防周期來(lái)壓時(shí)頂板大范圍垮落造成采空區(qū)大量有害氣體涌出，危及作業(yè)人員安全;一旦造成工作面有害氣體異常涌出，立即撤離到進(jìn)風(fēng)大巷;②因切換期間造成工作面及回風(fēng)有害氣體超限時(shí)，必須停止生產(chǎn)、切斷電源，并將工作面及回風(fēng)巷人員全部撤離至安全地點(diǎn)。

冒頂處置:①當(dāng)工作面發(fā)生大面積冒頂時(shí)，工作面立即停止生產(chǎn)，電工切斷工作面電源，膠帶機(jī)司機(jī)將皮帶停電閉鎖，帶班隊(duì)長(zhǎng)立即清點(diǎn)人數(shù)，帶領(lǐng)人員撤離，上風(fēng)側(cè)人員沿輔運(yùn)順槽撤至5－2煤輔運(yùn)大巷，下風(fēng)側(cè)人員沿回風(fēng)順槽撤至5－2煤總回大巷;若在撤離過(guò)程中，自救器失效或已經(jīng)使用完畢，利用沿途的壓風(fēng)自救系統(tǒng)進(jìn)行自救，等待救援，或進(jìn)入自救器過(guò)渡站或過(guò)渡避難硐室內(nèi)更換自救器;②當(dāng)兩順槽發(fā)生小范圍冒頂時(shí)，人員及時(shí)撤離冒頂區(qū)域，帶班隊(duì)長(zhǎng)組織人員從冒落區(qū)域外圍向內(nèi)逐漸打設(shè)單體支柱、架棚、木垛進(jìn)行支護(hù)，加固冒頂附近巷道支護(hù)，防止冒頂范圍擴(kuò)大;在頂板支護(hù)完畢后，帶班隊(duì)長(zhǎng)組織人員對(duì)冒落下的煤矸進(jìn)行清理;③當(dāng)兩順槽發(fā)生大面積冒頂，工作面的通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)遭到破壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)切斷工作面電源，冒頂區(qū)域上風(fēng)側(cè)人員佩戴好自救器撤至輔運(yùn)大巷;下風(fēng)側(cè)人員佩戴好自救器沿回風(fēng)順槽經(jīng)總回大巷通過(guò)2#繞道撤至輔運(yùn)大巷，若在撤離過(guò)程中，自救器失效或已經(jīng)使用完畢，利用沿途的壓風(fēng)自救系統(tǒng)進(jìn)行自救，等待救援，或進(jìn)入自救器過(guò)渡站或過(guò)渡避難硐室內(nèi)更換自救器。

4 結(jié)語(yǔ)

均壓通風(fēng)是解決淺埋煤層地表漏風(fēng)及采空區(qū)漏風(fēng)的有效方法之一，通過(guò)平衡綜采工作面進(jìn)回風(fēng)順槽和采空區(qū)內(nèi)外壓差，減少回采過(guò)程中本采空區(qū)和相鄰采空區(qū)的漏風(fēng)，確保了工作面的有效風(fēng)量，并將用風(fēng)地點(diǎn)的各種氣體濃度控制在允許范圍之內(nèi)。同時(shí)也解決了易自燃煤層開(kāi)采過(guò)程中的采空區(qū)遺煤自燃問(wèn)題，尤其是在開(kāi)采煤層群時(shí)，解決了開(kāi)采下層煤時(shí)導(dǎo)致上層煤采空區(qū)漏風(fēng)引起遺煤自燃問(wèn)題，確保了礦井安全生產(chǎn)。