均压通风技术在综放工作面的应用

摘 要：该文通过分析同忻煤矿8105综放工作面漏风的原因，结合均压通风的工作原理，提出了均压通风技术在综放面的具体实施步骤及注意事项；对采用均压通风技术前后的各种参数进行比较，可以看出均压通风技术在综放面采空区漏风方面取得了显著效果，有效的抑制了有毒有害气体涌入工作面，确保了井下工人作业安全。

关键词：综放面 漏风 均压通风 有毒有害气体

中图分类号：TU834.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（c）-0013-02

随着机械化的不断发展，放顶煤开采技术已成为我国广泛应用的开采方法，但由于放顶煤开采中冒落高，采空区漏风量大，漏风范围广，而且遗煤多，自燃现象非常严重。均压通风是控制井下风流的一种通风管理技术，通过采用风机，风窗等调压手段，改变综放工作面的压力分布，降低漏风通道两端的压差，减少漏风，从而达到防治瓦斯向综放面逸出和抑制、熄灭火区的目的。合理利用均压通风技术，在处理井下采空区漏风、煤自燃及瓦斯灾害上能够起到事半功倍的效果。

1 工作面概况

同忻煤矿8105综放工作面开采石炭二叠纪煤层，根据煤炭科学研究总院重庆研究院对该矿煤层取样化验结果：煤层自燃倾向性等级属Ⅱ类，自燃，吸氧量为0.54 cm3/g干煤，煤层最短自然发火期为42 d。该面煤层厚度3.64～21.9 m，平均13.8 m，回采3.9 m，放煤高度9.9 m，采放比平均达到1∶2.5。由于工作面推进速度较慢，采空区浮煤多，自燃发火危险性增大；开切眼、运输巷、回风巷成型时间长和停采期间因撤架完成封闭的时间长，同时因“两道两线”的丢煤量大，也容易发生煤炭自燃。此外，巷道因顶部煤炭破碎产生的高冒区也是容易发生煤炭自燃的部位。

8105工作面东部为实煤区，南部为8104工作面，正在掘进槽巷，西部为盘区大巷，北部为已开采的8106面采空区，上部对应为永定庄矿15号层采空区与煤峪口矿侏罗系煤层采空区，与本层层间距110～150 m左右。8105工作面采用“U+I型”通风方式，即2105巷进风，5105巷回风，8105巷为顶回风巷。由于距离邻近采空区较近，且上覆为永定庄矿15号层采空区与煤峪口矿侏罗系8号煤层采空区及火区，为防止8105面开采时采空区CO涌入工作面及采空区煤炭自然发火，保障井下工人的安全，在8015综放工作面采取均压通风措施。

2 均压通风技术的工作原理

综放工作面采取的均压通风技术通常是开区均压，是指在生产工作面建立均压系统，保证工作面需风量的前提下，通过调节通风设备，尽量减少向采空区漏风，抑制煤炭自燃，防止CO等有毒有害气体进入工作面，井下工人安全及正常生产。根据漏风通道和工作面周围通道形成的风流流动方式不同选择不同的均压措施：

（1）调节风窗均压。适用于工作面与采空区内形成的并联漏风方式，且采空区内已有自燃的迹象，可抑制采空区中的一氧化氮涌到工作面。

（2）局部通风机均压。有时为提高风路的压力，且满足工作面需风量的情况下，需在风路上安装带风门的风机，利用风机的增压作用，提高风路的压力，达到均压目的。

（3）调节风窗与局部通风机联合均压。工作面采空区内部的漏风通道有时比较复杂，单一的调节风窗和局部风机已经不能达到均压效果，通常采用调节风窗和局部风机联合均压法，即在工作面的进风巷安设辅助通风机而回风巷安设调节风窗共同调节工作面的压力分布。

由于同忻矿在8105综放工作面漏风通道比较复杂，决定采用调节风窗与局部风机联合的均压方法。如图1、图2所示，在B处安设了局部风机，能够有效的增加B点与C点之间的风压；而C处安装了调节风门，增加了其局部通风阻力，导致改点之后的风压显著减小，这样既能够提高C、D两点之间的风压，同时又能降低二者之间的压差，保障了工作面的有效风量，有效的避免采空区漏风进入工作面，为回采作业提供了安全保障。

3 均压通风的现场应用

3.1 均压通风系统布置

根据8105综放工作面巷道布置方式，由于8105综放工作面采空区与8106综放工作面采空区连为一体，采空区漏风压差较大，且8105综放面上覆煤层存在火区，为使整个采空区处于均压状态，抑制火灾气体涌入到8105综放工作面，阻断向采空区供氧，决定在8105工作面采取升压措施，均衡采空区主要漏风通道两端的压差。

如图3所示，在5105顺槽回风绕道处安设两道调节，5105正巷口间距40 m构筑3道升压调节，并在5105巷进料斜巷内构筑2道联锁自动风门，将5105回风顺槽与北一盘区辅运大巷风流隔开；在2105皮带顺槽回风绕道内构筑2道调节，回风绕道口间隔8米构筑3道升压调节，2105巷进料斜巷构筑2道升压风门；在2105升压措施巷内安设升压局部通风机，风机功率、型号及台数根据工作面实际需风量而定，巷内构筑一道密闭，密闭内嵌入直径为1000 mm铁风筒，风机利用风机转换器分别铁风筒对接，用以向8105升压工作面供风。

3.2 均压通风机的选择

（1）风量计算

综放工作面配风量根据工作面最多工作人数、稀释割煤及放煤后涌出的有害气体、冲淡无轨胶轮车释放的尾气、确保工作面有适宜作业的空气环境。

配风量按上述要求分别计算，并选取其中的最大值，如表1所示。

由表1可知综放工作面最大需风量为满足气象条件的2087 m3/min，根据《煤矿安全规程》规定，回采工作面最低风速为0.25 m/s，最高风速为4 m/s，根据以上计算所需风量进行验算，符合规定要求，确定8105均压工作面配风量约为2087 m3/min。

（2）风机选择

由于8105综放工作面配风量为2087 m3/min，考虑到升压措施巷及升压风筒漏风量250 m3/min、进风斜巷漏风量200 m3/min及回风绕道350 m3/min，均压风机供风量必须大于2887 m3/min，工作面的风压要求600～1100 Pa。综合以上条件，选择六台（三用三备）FBD№8.0/2×55 kW对旋轴流风机供风，单台供风能力为900 m3/min，效率为90%，理论总供风能力为2430 m3/min，不能够满足通风要求，选择八台（四用四备）FBD№8.0/2×55 kW对旋轴流风机供风，单台供风能力为900 m3/min，效率为90%，理论总供风能力为3240 m3/min，能够满足通风要求。

3.3 均压通风注意事项

（1）在上隅角、后溜尾、工作面回风流、5105巷回风流、5105巷中部设置CO、CH4传感器，设置专职人员密切注意瓦斯的逸出状况，在2105巷、5105巷均压风门外安设U型压差计，并随时观察压差计示数，加强调节风门的管理。

（2）在8105工作面头、中、尾、回风巷每隔200 m各设一台风机开停声光语音报警器，各风机连接信号灯，与八台均压风机实现联锁，当均压风机正常运转时，信号灯亮；当其中一台均压风机出现故障停止运转时，信号灯自动熄灭，声光语音报警器自动报警，并与工作面实现风电闭锁和故障闭锁，并立即组织人员进行检修。

（3）采用均压通风时，每班都要对8105工作面的进回风巷的风量进行测定并观测其压差，工作面的风压不能过高，回风隅角的压力略高于地表的压力30～60 Pa为宜，以免通过采空区向地表漏风增大，造成采空区煤自燃。

4 均压通风效果及结论

由表1、表2可知，在8105综放工作面采用均压通风技术后，8105工作面和5105回风巷的CO和CH4都有大幅度的下降，工作面及各巷道的气压明显增加；8105工作面及5105回风的风量显著减少，由于采空区漏风导致在均压通风前回风巷风量比皮带巷多511 m3/min，均压通风后风量反而减少了84 m3/min，主要是由于部分风流进入采空区。通过均压通风技术有效的控制了采空区漏风的情况，保证了8105工作面的安全生产。

8105综放工作面采取均压通风技术后，在控制有毒有害气体涌入工作面及抑制煤的自燃方面取得了一定成绩，但均压通风设施的管理是个关键，一旦均压通风设施出现故障，就会使工作面压力降低，致使工作面有害气体浓度再次超限，同时由于工作面的不断推进，工作面的气压也不断变化，因此在随工作面推进距离与风窗的自动调节的研究方面还有待进一步研究。

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