許榮寬 李虎 康懷宇

(1.山西汾西新陽煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西孝義 032306;2華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院，北京東燕郊 101601)

新陽礦新107工作面CO超限治理技術(shù)措施研究①

許榮寬1②李虎2康懷宇3

(1.山西汾西新陽煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西孝義 032306;2華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院，北京東燕郊 101601)

CO是礦井空氣中常見的有害氣體之一，對井下工作人員的生命安全和身體健康危害極大，必須引起高度重視，《規(guī)程》規(guī)定礦井內(nèi)的空氣中CO濃度不得超過0.0024%(24ppm)。本文對汾西礦業(yè)集團(tuán)(有限)公司新陽煤業(yè)治理CO超限技術(shù)方法進(jìn)行闡述，這些措施現(xiàn)場應(yīng)用效果良好，為今后的安全生產(chǎn)提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

CO超限;治理;技術(shù)措施。

0 引言

新陽煤礦是國有大型煤炭企業(yè)，瓦斯相對涌出量為0.17 m3/t，絕對涌出量為1.33 m3/min。開采煤層的煤塵具有爆炸性。2007年核定礦井生產(chǎn)能力5.30Mt/a。通風(fēng)方式為混合式，通風(fēng)方法為抽出式。進(jìn)風(fēng)井有主立井、副立井、主斜井、副斜井和角盤進(jìn)風(fēng)井?；仫L(fēng)井有東風(fēng)井、角盤風(fēng)井和南風(fēng)井。

1 新107工作面基本情況

1.1 工作面概況

新107工作面位于南采區(qū)北翼，西鄰南風(fēng)井保安煤柱，南至南回風(fēng)、南皮帶保安煤柱，東鄰新105工作面(已回采)，北到高陽河床保安煤柱。該工作面開采太原組9#－10#－11#煤，煤層總厚平均9.59m，煤層傾角4°～8°，平均傾角6°，硬度系數(shù)f=1～2，韌性指標(biāo)9～10，走向1005m，傾向長度210m，工作面沿11號煤底板掘進(jìn)，埋藏深約300m，煤種為瘦煤，穩(wěn)定可采，煤層產(chǎn)狀簡單，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層。本工作面煤層2009年鑒定為Ⅱ自然煤層，2010年三帶研究鑒定其最短發(fā)火期為70天，采用綜放采煤工藝，一次采高3m，放頂煤6m。

1.2 工作面“一通三防”系統(tǒng)情況

1)通風(fēng)系統(tǒng)：該工作面采用“U”型全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)，材料巷進(jìn)風(fēng)風(fēng)量為950 m3/min，風(fēng)速為1.64 m/s(斷面為9.67 m2)，運(yùn)輸巷回風(fēng)風(fēng)量為965m3/min，風(fēng)速為1.23 m/s(斷面為13.07m2)。風(fēng)流方向：新一采區(qū)軌道巷——新107材料巷——新107工作面——新107運(yùn)輸巷——新一采區(qū)回風(fēng)巷——南總回風(fēng)巷——南風(fēng)井

2)防塵系統(tǒng)：材料巷和運(yùn)輸巷均安裝Φ89mm鋼管供工作面采煤機(jī)、支架噴霧、各轉(zhuǎn)載點(diǎn)、凈化水幕、沖洗巷道灑水等防塵用水。各防塵設(shè)施均安裝到位，使用正常。煤層注水工作正常開展。

3)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)：在上隅角及回風(fēng)流安裝一氧化碳、溫度、甲烷傳感器，工作面安裝甲烷、溫度傳感器。一氧化碳及溫度報(bào)警值均按照《煤礦安全規(guī)程》設(shè)置，甲烷傳感器報(bào)警、斷電、復(fù)電值均按汾西要求在規(guī)程的基礎(chǔ)上下調(diào)0.2%。各傳感器均按規(guī)定進(jìn)行標(biāo)校、斷電試驗(yàn)。

4)防滅火束管監(jiān)測系統(tǒng)：在上隅角、回風(fēng)流均安設(shè)取樣頭，并按要求進(jìn)行取樣分析。

5)氣體情況：CH4為0～0.02%，CO2在0.1%～0.4%，溫度17℃～21℃，在此次超限前CO均為0。

2 CO超限經(jīng)過

5月13日16時(shí)，當(dāng)班瓦檢員在進(jìn)行瓦斯巡回檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)新107運(yùn)輸巷(回風(fēng)巷)出現(xiàn)CO氣體，當(dāng)快行進(jìn)至上隅角附近時(shí)，聽到傳感器報(bào)警聲，經(jīng)檢測上隅角CO為25ppm，CH4為0.02% CO2為0.1%，溫度19°。由于當(dāng)時(shí)礦沒有2* 45kW以上大功率局扇，于5月14日對該工作面采取半均壓通風(fēng)措施，同時(shí)對采空區(qū)進(jìn)行注氮，此后上隅角CO雖上升速度放慢，但仍在繼續(xù)上升，到5月16日10時(shí)，上隅角CO氣體上升至72.5ppm。5月17日四點(diǎn)班，將新107面人員全部撤出，由汾西救護(hù)隊(duì)監(jiān)護(hù)，對新107面調(diào)整為全均壓通風(fēng)系統(tǒng)。在調(diào)整過程中由于系統(tǒng)不穩(wěn)定，上隅角CO傳感器顯示數(shù)據(jù)急劇上升，最高達(dá)到476.25ppm，但經(jīng)現(xiàn)場救護(hù)隊(duì)人員檢測上隅角CO氣體濃度為180～190ppm，回風(fēng)流中的CO氣體濃度最高為70ppm。到19時(shí)左右，上隅角CO氣體濃度開始逐漸下降。5月18日8∶00測定新107工作面各種氣體情況如下：

表1 新107工作面各種氣體情況表

從5月18日到26日，新107各點(diǎn)的CO均穩(wěn)定在10 ppm以下。到5月27日上隅角、回風(fēng)側(cè)、工作面已監(jiān)測不到CO，其它氣體及溫度正常。

在CO超限及治理的整個(gè)過程中，CH4均在0～0.02%，CO2均在0.2%～0.4%，溫度均在17℃～23℃。

3 CO氣體超限原因分析

從5月13日16時(shí)，新107工作面出現(xiàn)CO氣體以來，上隅角、回風(fēng)流中CO氣體濃度呈上升趨勢，表明工作面采空區(qū)浮煤已從緩慢氧化發(fā)展到劇烈氧化，其理由如下：

1)新107工作面四周沒有小窯相通，與相鄰新109采空區(qū)之間有南總回風(fēng)巷，總回的負(fù)壓大于新109采空區(qū)和新107工作面，這兩個(gè)地方的滲漏氣體只能進(jìn)入總回，而不可能互相滲漏，并且經(jīng)檢測，南總回風(fēng)巷沒有漏風(fēng)現(xiàn)象。

2)工作面所采煤層為自然發(fā)火煤層，其最短自然發(fā)火期為70天。

3)工作面為放頂煤開采，采空區(qū)勻有20%的浮煤。

4)放頂煤工作面采空區(qū)浮煤呈立體分布，采空區(qū)雖然有水，但均順底板流動(dòng)，上部浮煤不能淋水。

5)工作面前幾個(gè)月推進(jìn)度較慢，使采空區(qū)浮煤在氧化帶氧化時(shí)間長，從而氧化發(fā)熱，產(chǎn)生較高濃度CO氣體。

4 新107工作面CO氣體治理措施

4.1 治理方案

4.1.1 采用半均壓通風(fēng)

在工作面運(yùn)巷安裝2*15kW風(fēng)機(jī)，用600mm風(fēng)筒送到工作面上隅角，運(yùn)巷中部安設(shè)風(fēng)障三道增加工作面回風(fēng)側(cè)風(fēng)壓。此措施為全均壓通風(fēng)采取前實(shí)行的方案。

4.1.2 采空區(qū)埋管注氮

在工作面進(jìn)風(fēng)順槽安設(shè)主管Φ108 mm，采空區(qū)埋設(shè)Φ89mm的無縫鋼管兩趟，隨著工作面的推進(jìn)，鋼管被埋入采空區(qū)進(jìn)風(fēng)側(cè)，兩趟管路交替注氮，每隔一定距離卡斷一趟管路，讓采空區(qū)氧化帶永遠(yuǎn)有一趟管路埋入。為了防止采空區(qū)的積水涌入埋管，將埋管出口端做成45°的彎頭，氮?dú)獬隹诙烁哂诓煽諈^(qū)底板0.5m。埋管注氮時(shí)，必須保證采空區(qū)內(nèi)30～80m范圍一直有注氮埋管，保證將氮?dú)庾⑷氩煽諈^(qū)氧化帶，因此每隔30 m就應(yīng)埋管一趟。注氮流量取為1000 m3/h，氮?dú)饧兌?8%;注氮時(shí)間實(shí)行3班制連續(xù)注氮。

4.1.3 采用工作面全均壓通風(fēng)

新107材料巷安設(shè)型號FBDNO7.1.0/2× 45kW礦用隔爆式風(fēng)機(jī)2臺、FBDNO6.3/2× 30kW礦用隔爆式風(fēng)機(jī)2臺，選用Φ800mm風(fēng)筒延接至工作面下隅角前150m處。

新107運(yùn)輸巷新增加FBDNO6.0/2×15kw礦用隔爆式風(fēng)機(jī)2臺，選用Φ600 mm風(fēng)筒，延接至工作面上隅角。

新107材料巷三叉口以里打設(shè)臨時(shí)風(fēng)門3道，風(fēng)門開啟方向要面向工作面方向，風(fēng)門板閉必須摸面，盡量減少板閉漏風(fēng)。

新107運(yùn)輸巷回風(fēng)出口處利用原有的2道風(fēng)門設(shè)置2道調(diào)節(jié)風(fēng)窗，在風(fēng)窗上設(shè)置水柱計(jì)，將水柱計(jì)壓力保持在40mm水柱左右。

4.1.4 工作面上、下隅角堵漏和加快工作面推進(jìn)度

每個(gè)圓班在工作面上、下隅角分別用編織袋裝碎煤進(jìn)行封堵嚴(yán)實(shí)，每小班均應(yīng)將工作面上、下隅角巷道的錨桿螺帽缷下，便于頂板及時(shí)垮落，如果工作面上、下隅角不冒落，則可采用強(qiáng)制放頂?shù)霓k法進(jìn)行堵塞漏風(fēng)通道。

為盡快將工作面采空區(qū)高溫點(diǎn)甩入采空區(qū)內(nèi)注氮后的窒息帶，采取加快工作面推進(jìn)度，保證每個(gè)圓班推進(jìn)度大于4m。

4.2 采取措施后工作面風(fēng)量、壓力參數(shù)測定

新107材巷風(fēng)筒段風(fēng)量是261 m3/min，風(fēng)速是0.44 m/s(斷面為9.67 m2);工作面風(fēng)量591 m3/min;運(yùn)輸巷風(fēng)量838.8 m3/min，風(fēng)速1.07 m/s(斷面為13.07 m2)。材料巷風(fēng)門前后壓力45mm水柱，運(yùn)輸巷風(fēng)門前后壓力35mm水柱。

4.3 治超安全技術(shù)措施

1)安排專人負(fù)責(zé)注氮機(jī)的運(yùn)行，確保注氮機(jī)全天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，并每隔1個(gè)小時(shí)對制氮機(jī)的流量計(jì)、氮?dú)饧兌?、空氣罐壓力、排出氮?dú)鈮毫?，并作記錄?/p>

2)局扇安裝雙風(fēng)機(jī)雙電源自動(dòng)切換裝置，實(shí)行“三專兩閉鎖”。并每天由所屬隊(duì)組對雙風(fēng)機(jī)雙電源自動(dòng)切換裝置進(jìn)行一次切換試驗(yàn)，確保其可靠運(yùn)行，試驗(yàn)留有記錄存檔備查。

3)主、備風(fēng)機(jī)都實(shí)行掛牌管理，至少每旬對采用局扇供風(fēng)地點(diǎn)的全風(fēng)壓供風(fēng)量、局扇吸風(fēng)量、風(fēng)筒出口風(fēng)量進(jìn)行一次全面測定，將測定數(shù)據(jù)填在局扇管理牌板上，注明測定日期，并將測定結(jié)果納入測風(fēng)報(bào)表上報(bào)內(nèi)容。

4)瓦檢隊(duì)在運(yùn)回聯(lián)巷回風(fēng)側(cè)設(shè)置柵欄，禁止人員進(jìn)入。

5)在實(shí)施均壓通風(fēng)時(shí)，保持均壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通風(fēng)隊(duì)派專人看守均壓風(fēng)門、均壓局扇和水柱計(jì)壓力，嚴(yán)禁過人或行車時(shí)將兩道風(fēng)門同時(shí)打開，均壓風(fēng)門有損壞時(shí)，通風(fēng)隊(duì)要及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。

6)機(jī)電區(qū)安排專職電工，保證新107材運(yùn)兩巷風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦發(fā)生停電等事故造成風(fēng)機(jī)只要有一臺不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，及時(shí)撤出工作面人員，待隱患處理，瓦檢員監(jiān)測氣體安全后，方可恢復(fù)生產(chǎn)。

7)在出現(xiàn)風(fēng)機(jī)停風(fēng)等事故時(shí)，通風(fēng)隊(duì)看守人員要及時(shí)將新107材巷三道臨時(shí)風(fēng)門及運(yùn)回聯(lián)巷風(fēng)門打開，恢復(fù)全風(fēng)壓通風(fēng);工作面人員在得到撤退命令后，依序從材料巷撤出。

8)救護(hù)隊(duì)要對新107工作面實(shí)施氣體監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容為CO、O2、溫度。監(jiān)測位置為四處：新107運(yùn)輸巷下風(fēng)側(cè)后3m、據(jù)頂300mm處，工作面上隅角距切頂線1m、距頂300mm處，工作面下隅角距切頂線1m、距頂300mm處，工作面中部后立柱處，監(jiān)測數(shù)據(jù)每兩小時(shí)匯報(bào)一次，(如遇特殊情況，如氣體異常時(shí)，立即匯報(bào)調(diào)度)。

9)發(fā)現(xiàn)CO涌出異常時(shí)，由救護(hù)隊(duì)組織撤出全部受威脅地區(qū)的人員，所有工人必須聽從救護(hù)隊(duì)的指揮。

10)在安全前提下礦積極組織新107工作面生產(chǎn)，加快推進(jìn)速度。

5 結(jié)語

通過采取安全措施后，該工作面上隅角、回風(fēng)流中CO濃度迅速下降，并于5月27日消除。從發(fā)現(xiàn)CO到消除共14天，杜絕了事故，確保了礦井的安全生產(chǎn)，得到以下結(jié)論：

1)通過注氮將采空區(qū)內(nèi)的氧氣不斷置換而降低采空區(qū)的氧含量，使采空區(qū)煤的氧化速度迅速降低最終達(dá)到火區(qū)窒息的效果。

2)工作面采用均壓通風(fēng)，有效控制了采空區(qū)有害氣體向工作面涌出，保證了工作面生產(chǎn)環(huán)境的安全，為快速工作面推進(jìn)提供了保障。

3)工作面上下隅角堵漏有效控制了進(jìn)入采空區(qū)含氧空氣，切斷采空區(qū)火區(qū)的氧氣來源，同時(shí)縮短了采空區(qū)氧化帶的長度，為快速甩脫采空區(qū)氧化升溫帶提供了保障。

［1］王德明.礦井通風(fēng)與安全［M］.北京.中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007

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［5］尤文順.大柳塔煤礦四盤區(qū)CO超限防治技術(shù)及效果評價(jià)［J］.煤礦安全，2005，(2)：17－19

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Study onManagement CO Overrunning Technology Method in New 107 Coal Face in XinYang Coal Mine

XU Rongkuan1，LI Hu2，KANG Huaiyu2

(1．XinYang coal mine of Shanxi FenXi mining group，Xiaoyi Shanxi032306; 2.North China Institute of Science and Technology，Yanjiao Beijing-East101601)

CO is one of harmful gas in the mine air，hazard of the staff＇s life and body health.It must be great attention.The concentration of CO must be not exceeding 0.0024%(24 PPM)inside of mine in"rules".In this paper，the management CO o verrunning technology method is expounded in XinYang coal mine of FenXi mining group.The application of the measures is good and it provides experience for safety production in future.

CO overrunning;management;technology method

TD711+.41

A

1672－7169(2011)03－0019－03

2011－05－12

許榮寬(1966－)，男，山西介休人，大學(xué)畢業(yè)，工程師，山西汾西新陽煤業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)礦長。