高山溝煤礦8305 工作面均壓通風(fēng)技術(shù)實(shí)踐

王 謙

（山西省煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限公司，山西 太原 030000）

1 工作面及上覆采空區(qū)情況

1.1 工作面概況

高山溝煤礦12 號(hào)煤層303 盤(pán)區(qū)8305 工作面地表對(duì)應(yīng)位置為荒山坡地，溝谷發(fā)育，地表無(wú)建筑物及其他設(shè)施，回采過(guò)程中對(duì)地面影響不大。該工作面開(kāi)采侏羅系大同組12 號(hào)煤層，煤塵具有爆炸性。煤層有自然發(fā)火傾向，煤層自燃傾向性等級(jí)為Ⅱ級(jí)，屬于自燃煤層，自然發(fā)火期最短為68 d。

8305 工作面位于高山溝礦12 號(hào)煤層303 盤(pán)區(qū)，工作面北部為12 號(hào)煤層實(shí)體煤，南部為8303 工作面采空區(qū)，東部為礦界，與馬家溝煤礦相鄰，西部為12 號(hào)煤層303 盤(pán)區(qū)軌道、皮帶、回風(fēng)巷。工作面走向長(zhǎng)度860 m，傾向長(zhǎng)度140 m，煤層平均厚度3.0 m，煤層傾角為3～5°。工作面運(yùn)輸和回風(fēng)平巷沿12 號(hào)煤層底板布置，采用“U”型通風(fēng)方式。

1.2 工作面上覆采空區(qū)情況

在高山溝煤礦11 號(hào)煤層采空區(qū)下方約15 m 為8305 工作面。該礦地質(zhì)科鉆探隊(duì)依據(jù)實(shí)際地測(cè)資料，在2303 巷240 m 處、5303 巷114 m 處向?qū)?yīng)的上覆11 號(hào)煤層采空區(qū)分別施工了2 個(gè)觀測(cè)鉆孔。通風(fēng)科對(duì)鉆孔內(nèi)氣體進(jìn)行了取樣化驗(yàn)并對(duì)每個(gè)觀測(cè)鉆孔安設(shè)了水柱計(jì)。2303 巷和5303 巷的觀測(cè)鉆孔都有分流逸出，壓差分別為5 mmH2O、16 mmH2O。取樣化驗(yàn)結(jié)果顯示：2303 巷240 m 處觀測(cè)鉆孔孔內(nèi)CH4濃度為1.8%、CO2濃度為4%、O2濃度為3.4%、CO 氣體含量為0；5303 巷114 m 處觀測(cè)鉆孔孔內(nèi)CH4濃度為1.5%、CO2濃度為3.6%、O2濃度為4.3%、CO 氣體含量為0。

12 號(hào)煤層303 盤(pán)區(qū)8305 工作面采用綜合機(jī)械化開(kāi)采工藝。工作面回采期間，在礦壓作用下，隨著頂板垮落，與上覆11 號(hào)層采空區(qū)形成漏風(fēng)通道，存在11 號(hào)煤層采空區(qū)有害氣體下泄至8305 工作面的安全隱患，造成工作面漏風(fēng)增大，增加本工作面煤層自燃危險(xiǎn)。因此為保證8305 工作面的安全開(kāi)采和作業(yè)人員的人身安全，在工作面開(kāi)始回采前，需要提前構(gòu)建均壓通風(fēng)系統(tǒng)。

2 工作面風(fēng)量計(jì)算

303 盤(pán)區(qū)8305 采面需要根據(jù)不同要求進(jìn)行配風(fēng)風(fēng)量計(jì)算，然后取最大的配風(fēng)量值。

2.1 按氣象條件計(jì)算

式中：V采為風(fēng)速，按采面進(jìn)風(fēng)溫度選取，取值1 m/s；S采為采面的平均有效斷面積，8305 工作面S采=14.7 m2；K采高為采高調(diào)整系數(shù)，取1.2；K面長(zhǎng)為面長(zhǎng)調(diào)整系數(shù)，取1.1；70%為有效通風(fēng)斷面系數(shù)；60 為單位換算產(chǎn)生的系數(shù)。

2.2 按其他條件計(jì)算風(fēng)量

按采面瓦斯涌出量計(jì)算，配風(fēng)500 m3/min 才能滿(mǎn)足要求；按照二氧化碳涌出量計(jì)算214 m3/min；按工作人員數(shù)量計(jì)算160 m3/min。經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，風(fēng)量合理。確定工作面配風(fēng)量為815 m3/min。

3 風(fēng)機(jī)選擇及均壓系統(tǒng)啟動(dòng)條件

3.1 風(fēng)機(jī)選擇

8305 工作面啟動(dòng)均壓系統(tǒng)前經(jīng)測(cè)試工作面阻力為100 Pa，風(fēng)量為800 m3/min，實(shí)際工況點(diǎn)為（800 m3/min，100 Pa）。采空區(qū)壓力在20 mmH2O 左右，所以8305 工作面剛啟動(dòng)均壓后容易時(shí)期的實(shí)際工況為（800 m3/min，200 Pa）。隨著工作面的回采，工作面與上覆采空區(qū)連通，采空區(qū)壓力有所變化。根據(jù)相鄰8303 均壓工作面回采期間均壓系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，8303 面困難時(shí)期的實(shí)際工況為（700 m3/min，300 Pa），初選均壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓為1100～8000 Pa，風(fēng)量為700～1300 m3/min。通過(guò)風(fēng)機(jī)特性曲線(xiàn)可知，風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)C 處在合理范圍，完全能夠滿(mǎn)足供風(fēng)要求。因此選用FBDNo12/2×55 kW局部通風(fēng)機(jī)作為8305 工作面的均壓風(fēng)機(jī)。

3.2 啟動(dòng)條件

采面從開(kāi)切眼開(kāi)始生產(chǎn)之前，提前構(gòu)建均壓系統(tǒng)。8305 工作面自切眼開(kāi)始直到回采結(jié)束，每天安排專(zhuān)人測(cè)量采面風(fēng)量，每班指定專(zhuān)職的瓦斯檢查員進(jìn)行有害氣體的測(cè)量。滿(mǎn)足下列任一項(xiàng)內(nèi)容，要馬上啟動(dòng)均壓通風(fēng)系統(tǒng)：

（1）8305 工作面采空區(qū)漏風(fēng)量超過(guò)工作面配風(fēng)量的10%以上。

（2）采面上隅角、回風(fēng)流中CO 的濃度達(dá)到24 ppm。

4 8305 采面設(shè)施安裝要求

（1）在303 盤(pán)區(qū)8305 工作面2303 巷構(gòu)筑2道均壓風(fēng)門(mén)（規(guī)格：1.6 m 寬×2.2 m 高）；5303巷構(gòu)筑2 道均壓調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)（規(guī)格：2.7 m 寬×2.9 m高），調(diào)節(jié)窗口（規(guī)格：0.6 m 寬×1.3 m 高）；在5303 巷構(gòu)筑兩道負(fù)壓風(fēng)門(mén)（規(guī)格：2.7 m 寬×2.9 m高）；2303 巷安裝橫穿兩道均壓風(fēng)門(mén)的跨皮帶全封閉裝置（跨皮帶全封閉裝置上邊0.9 m、下邊1.35 m、高0.5 m、長(zhǎng)1.52 m）。每道風(fēng)門(mén)必須安裝閉鎖裝置和風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)傳感器，并將所有風(fēng)門(mén)墻體側(cè)幫管子、電纜孔等漏風(fēng)處提前封堵嚴(yán)實(shí)。均壓通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1 所示。

圖1 均壓通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

（2）在2303 巷的均壓風(fēng)門(mén)和5303 巷的均壓調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)處分別安設(shè)負(fù)壓傳感器（報(bào)警值根據(jù)均壓系統(tǒng)啟動(dòng)后實(shí)際情況設(shè)置）和U 型水柱壓差計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)均壓工作面進(jìn)、回風(fēng)巷壓差。

（3） 在2303 均 壓 硐 室 內(nèi) 穩(wěn) 裝2 臺(tái)FBD №12/2×55 kW 對(duì)旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)，1 臺(tái)運(yùn)行，1 臺(tái)備用。通風(fēng)隊(duì)在均壓硐室內(nèi)構(gòu)筑一道均壓墻，并在墻體埋設(shè)Φ1200 mm 的鐵質(zhì)風(fēng)筒，風(fēng)筒穿過(guò)均壓墻，風(fēng)筒與風(fēng)機(jī)連接處要嚴(yán)密不漏風(fēng)。風(fēng)筒出口處安設(shè)自動(dòng)式擋風(fēng)設(shè)施，保證主、備風(fēng)機(jī)每次切換時(shí)，自動(dòng)式擋風(fēng)設(shè)施能堵住停止運(yùn)轉(zhuǎn)的均壓風(fēng)機(jī)風(fēng)筒出口。

（4）機(jī)電科、通風(fēng)科協(xié)同綜采隊(duì)確保所有均壓風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)雙“三專(zhuān)兩閉鎖”，并實(shí)現(xiàn)“雙風(fēng)機(jī)雙電源自動(dòng)切換”，兩路電源分別來(lái)自變電所不同的母線(xiàn)上。每10 d 進(jìn)行1 次均壓風(fēng)機(jī)“雙風(fēng)機(jī)雙電源自動(dòng)切換”檢修，備用風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)1 h，保證備用風(fēng)機(jī)切換后的正常運(yùn)行，運(yùn)行前必須檢查備用風(fēng)機(jī)完好情況，所有試驗(yàn)均要留有記錄。

（5）上隅角安裝CH4、CO、O2、T 傳感器（CH4傳感器報(bào)警值為≥0.8%，斷電值為≥1.2%，復(fù)電值為＜0.8%，斷電范圍為均壓區(qū)域內(nèi)全部非本安型電氣設(shè)備；CO 傳感器報(bào)警值為≥24 ppm；O2傳感器報(bào)警值≤18.5%；T 傳感器報(bào)警值≥26 ℃)[2]。后溜尾安裝CH4傳感器（CH4傳感器報(bào)警值為≥0.8%，斷電值為≥1.2%，復(fù)電值為＜0.8%，斷電范圍為均壓區(qū)域內(nèi)全部非本安型電氣設(shè)備）。在回風(fēng)巷距工作面10 m 范圍內(nèi)安裝CH4傳感器（CH4傳感器報(bào)警值為≥0.8%，斷電值為≥1.2%，復(fù)電值為＜0.8%，斷電范圍為均壓區(qū)域內(nèi)全部非本安型電氣設(shè)備）[3]。5305 巷中部安裝CH4傳感器（CH4傳感器報(bào)警值為≥0.8%，斷電值為≥0.8%，復(fù)電值為＜0.8%，斷電范圍為均壓區(qū)域內(nèi)全部非本安型電氣設(shè)備）。在距回風(fēng)繞道口10～15 m 處安裝CH4、 T 傳感器和V 傳感器（CH4傳感器報(bào)警值為≥0.8%，斷電值為≥0.8%，復(fù)電值為＜0.8%，斷電范圍為均壓區(qū)域內(nèi)全部非本安型電氣設(shè)備，T 傳感器報(bào)警值≥26 ℃)。

（6）8305 面實(shí)施均壓工作之前，首先在11 號(hào)煤層采空區(qū)鉆孔末端安裝壓差計(jì)測(cè)壓，觀測(cè)有害氣體情況并采樣分析，為采面調(diào)壓做充分準(zhǔn)備。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）高山溝煤礦303 盤(pán)區(qū)8305 綜采工作面累計(jì)推進(jìn)了560 m，期間工作面均壓系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠，保證了回采工作面的安全生產(chǎn)，為條件類(lèi)似采面開(kāi)采提供有益借鑒。

（2）均勻通風(fēng)技術(shù)在防治極近距離煤層開(kāi)采上部采空區(qū)漏風(fēng)引起的安全問(wèn)題上，效果很好。