李玉杰　田坤

摘 要： 通過對某煤礦106采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)及采空區(qū)漏風(fēng)因素的分析，找出了影響106采煤工作面一氧化碳濃度增高的原因，提出從根本上解決采空區(qū)煤炭自燃方法的建議。

關(guān)鍵詞： 通風(fēng)系統(tǒng)；采空區(qū)；煤炭自燃

中圖分類號： TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

文章編號： 16723198（2013）06018001

1 礦井生產(chǎn)及通風(fēng)概況

某煤礦位于陜西彬長礦區(qū)南部邊界，地處彬縣、長武兩縣交界地帶。礦井于2003年8月開始建設(shè)，分別于2008年12月和2010年9月分兩期投產(chǎn)，礦井初期生產(chǎn)能力為300Mt/a。

礦井開采的4#煤、4上煤均屬自然發(fā)火煤層，發(fā)火期3-5個月，最短發(fā)火期24天，屬Ⅰ級自燃礦井。4#煤煤層全厚0～19.73m，平均11.65m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，傾角5°，屬較穩(wěn)定煤層；礦井煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)30.08%。

礦井采用斜井單水平開拓，共有五個井筒，即兩條斜井，三個立井。兩條斜井分別為主斜井、副斜井；三個立井分別是3#進(jìn)風(fēng)立井、1#回風(fēng)立井和2#回風(fēng)立井。

采煤方法為走向長壁綜采放頂煤法，全部跨落法管理頂板。掘進(jìn)采用綜合機械化掘進(jìn)和炮掘相結(jié)合的方法。

礦井采用中央并列式抽出式通風(fēng)系統(tǒng)。經(jīng)調(diào)查礦井2010年7月通風(fēng)狀況如下：4#煤采區(qū)通風(fēng)由主斜井、副斜井、3#排矸立井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)，總進(jìn)風(fēng)量11589 m3/min，總回風(fēng)量為10570 m3/min；4上煤采區(qū)通風(fēng)由3#排矸立井進(jìn)風(fēng)，2#回風(fēng)立井回風(fēng)，總進(jìn)風(fēng)量6333 m3/min，總回風(fēng)量為6778m3/min。

2 106工作面通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

106工作面是該礦井的主要采場，采用兩進(jìn)一回的雙“U”型通風(fēng)系統(tǒng)，另外，在這個雙“U”型通風(fēng)系統(tǒng)中還布置了預(yù)裂巷和瓦斯高抽巷如圖1所示。

正常生產(chǎn)時期礦井主要風(fēng)流方向如下：

新鮮風(fēng)→主副斜井→4#煤輔助運輸大巷→106運順聯(lián)絡(luò)巷/106灌漿巷→106運輸順槽/106灌漿巷→106工作面/106灌漿巷→106回風(fēng)順槽→2#總回→1#回風(fēng)立井→主扇→地面。

根據(jù)106工作面生產(chǎn)現(xiàn)狀及對工作面上隅角瓦斯?jié)舛葯z測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，該工作面風(fēng)量分配較合理，能夠滿足排除瓦斯等有害氣體及人員正常呼吸的需要，工作面氣候條件符合《規(guī)程》規(guī)定。

3 106工作面通風(fēng)系統(tǒng)對自然發(fā)火的影響

礦井在106采煤工作面生產(chǎn)期間，采用預(yù)裂巷預(yù)裂煤炭，瓦斯高抽巷排放瓦斯。采用預(yù)裂巷對于提高頂煤回采率是必要的；采用高抽巷對于采空區(qū)的瓦斯抽放，降低采煤工作面瓦斯?jié)舛纫彩潜仨毜摹ｋm然說這兩個輔助巷道對通風(fēng)系統(tǒng)影響較小，但由于這兩個輔助巷道的存在，對106采煤工作面采空區(qū)的煤炭自然發(fā)火也造成了一定的影響。這種影響是伴隨著106工作面通風(fēng)系統(tǒng)形成的。

106工作面抽放系統(tǒng)主要由高位抽放巷高位抽放、采前預(yù)抽、上隅角埋管抽放三種形式，高位瓦斯抽放巷布置在4#煤上部，距煤層頂板15m，向工作面內(nèi)錯30m，主要對采空區(qū)進(jìn)行高位抽放。共布置三套管路進(jìn)行抽放，分別是1#、2#、4#，流量分別為176m3/min、252.31m3/min、34571m3/min，瓦斯?jié)舛确謩e為0.3%、2%、14%。

瓦斯是煤在形成過程和在地層中保存過程的伴生物。煤與瓦斯在一般溫度條件下不發(fā)生反應(yīng)。從煤氧化角度來說，瓦斯相當(dāng)于惰性氣體。因此，瓦斯或者其它氣體含量較高的煤，由于其內(nèi)表面受到隔離（由于煤層中的瓦斯壓力一般比大氣壓力高），氧氣不易與煤表面發(fā)生接觸，也就不易同煤進(jìn)行復(fù)合。即使氧氣能夠達(dá)到煤體，瓦斯的稀釋作用使氧氣濃度降低，使煤氧發(fā)生反應(yīng)的強度降低，產(chǎn)生熱量的強度降低，煤發(fā)生自燃的危險性也相應(yīng)減小。所以，高抽巷流量的大小對采空區(qū)自燃發(fā)火存在一種必然的聯(lián)系。

如圖2所示，根據(jù)采煤工作面采掘設(shè)計可知，10#預(yù)裂巷在初次鉆孔爆破之后，由于頂煤及頂板松散，可能產(chǎn)生裂隙與頂板中的高抽巷溝通，形成漏風(fēng)通道。這樣10#預(yù)裂巷（距工作面約120m）到采煤工作面這一段煤層就可能被提前氧化，根據(jù)全部垮落法控頂?shù)拈L壁后退式采煤工作面采空區(qū)內(nèi)遺煤自燃情況“三帶”理論（如圖3所示），散熱帶在距工作面約5～20m的區(qū)域，自燃帶在散熱帶之后25～60m的區(qū)域。由于高抽巷使用，漏風(fēng)量增加，使散熱帶及自然帶區(qū)域擴大，使部分區(qū)域采空區(qū)遺煤處于自燃帶的時間增長，增加了采空區(qū)遺煤自燃的可能性，使工作面及采空區(qū)一氧化碳含量增加，形成采空區(qū)煤炭自然發(fā)火隱患。

4 結(jié)論

某煤礦4#煤層401采區(qū)目前所采用的煤層預(yù)裂及高位瓦斯抽放相結(jié)合的開采模式，對于采空區(qū)煤炭自然發(fā)火有一定的促進(jìn)作用，建議對這種開采模式做進(jìn)一步的研究，確定采取有效措施從根本上防止采空區(qū)因漏風(fēng)導(dǎo)致煤層自然發(fā)火而引起一氧化碳濃度增高。

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