閆德勝

（晉能控股煤業(yè)集團忻州窯礦，山西 大同 037003）

1 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造對比分析

1.1 原通風(fēng)系統(tǒng)概況分析

原忻州窯礦東三后期通風(fēng)巷道橫向貫穿于11#層309 盤區(qū)，始于11#層309 盤區(qū)軌道巷終于305 盤區(qū)西部尾且與東三皮帶斜井坡底相交，如圖1，原通風(fēng)系統(tǒng)最早是通過引入石巖莊進風(fēng)立井將新風(fēng)通入305 盤區(qū)內(nèi)以加強該區(qū)內(nèi)的進風(fēng)量。依據(jù)煤礦開采計劃部署情況，東三后期通風(fēng)巷保留原巷道但已不作為305 盤區(qū)的進風(fēng)巷。東三風(fēng)井底系統(tǒng)改造前風(fēng)量及負壓參數(shù)情況見表1。

圖1 原通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流方向

表1 東三風(fēng)井底系統(tǒng)改造前風(fēng)量及負壓參數(shù)情況

1.2 改造后通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流方向

當11#305 盤區(qū)8501 工作面及11#層309 盤區(qū)8900 工作面完成開采后，開始啟動劉官莊風(fēng)井，并對東三風(fēng)井底以及309 盤區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)進行升級改造，以進一步降低通風(fēng)負壓和阻力，優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，升級改造后的通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流方向如圖2。東三風(fēng)井底系統(tǒng)改造后風(fēng)量及負壓參數(shù)情況見表2。

表2 東三風(fēng)井底系統(tǒng)改造后風(fēng)量及負壓參數(shù)情況

圖2 改造后通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流方向

通過對東三風(fēng)井底通風(fēng)系統(tǒng)進行升級改造后，各盤區(qū)形成了獨立的通風(fēng)系統(tǒng)且通風(fēng)量完全滿足盤區(qū)工作面的回采要求，石巖莊風(fēng)井以及東三風(fēng)井負壓大大降低，礦井全面降阻。305 盤區(qū)與309 盤區(qū)實現(xiàn)隔離，若其中一個盤區(qū)發(fā)生災(zāi)變不會波及另一個盤區(qū)，礦井綜合抗災(zāi)能力提高，礦井通風(fēng)系統(tǒng)更趨完善。

2 粉煤灰填充技術(shù)在煤炭自燃發(fā)火中的應(yīng)用

2.1 礦井巷道煤炭自燃發(fā)火分析

東三后期進風(fēng)巷北部末端至東三風(fēng)井底以西原為砌碹巷道，該巷道北翼為8501 采空區(qū)，并且巷道上方有一條大斷層，采動過程中受集中應(yīng)力影響，巷道的頂部以及兩幫容易發(fā)生坍塌，此外，東三11# 層305 盤區(qū)軌道補巷西部尾回風(fēng)繞道也在該區(qū)域內(nèi)，繞道浮煤較多且在風(fēng)井負壓影響下與臨近采空區(qū)中的遺煤易發(fā)生自燃現(xiàn)象[1]。

為消除自燃發(fā)火隱患，需在封閉的東三11#層305 盤區(qū)回風(fēng)巷西部尾BE 段，東三11#層軌道補巷西部尾回風(fēng)繞道CD 段（約20 m）及1#、2#、3#所有防火密閉之間應(yīng)用粉煤灰進行充填，可隔絕漏風(fēng)，預(yù)防煤炭自燃事故發(fā)生。

2.2 粉煤灰填充具體施工工藝

粉煤灰填充施工工藝如下頁圖3，分別在所有防火密閉，4#、6#永久密閉上預(yù)留內(nèi)徑為50 mm 的輸料管道，利用移動式攪拌車把粉煤灰、水泥、石灰（質(zhì)量配比為4∶1∶1）與添加膨脹劑攪拌成均勻混合充填料，通過管路用濃漿泵與密閉預(yù)留輸料管連接注入防火密閉之間及被充填廢棄巷道中?；旌狭显谳^短的時間內(nèi)凝結(jié)固化成充填體，控制其膨脹系數(shù)為30%。為保證充填效果在外露密閉頂板處預(yù)壓一根觀察管，當輸料管注滿后，再利用觀察管進行后續(xù)補注充填，直至從密閉頂部附近煤體裂隙滲出漿，表明密閉腔室全部充填滿。

圖3 粉煤灰填充工藝施工示意圖

3 煤炭自燃發(fā)火防治效果分析

1）通過對東三風(fēng)井底通風(fēng)系統(tǒng)進行升級改造后，礦井巷道內(nèi)的通風(fēng)量滿足煤礦生產(chǎn)需求，縮短了通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，降低了通風(fēng)阻力，且將11#305 盤區(qū)與309 盤區(qū)進行了隔離，這樣即使其中某個盤區(qū)發(fā)生自燃的話，也不會牽連到另一個盤區(qū)，極大地提升了礦井的抗自燃能力，完善了礦井的通風(fēng)系統(tǒng)。

2）通過在防火密閉的墻體內(nèi)填充粉煤灰及黃土后，不僅使得密閉墻體更加充實而且還能夠提升自身的強度。由于粉煤灰自身具有良好的膨脹性，因此在進行密閉間空隙的填充中封堵效果更好。尤其是在回風(fēng)巷的應(yīng)用中可以很好地阻隔氣體外泄，對預(yù)防巷道的自燃發(fā)火和有毒氣體的外泄起到很好作用[2-3]。

3）通過改造礦車建立移動式粉煤灰攪拌車。在廢舊礦車內(nèi)加焊攪拌器，靠電機帶動進行攪拌工作。減少了專門攪拌機的投入，節(jié)省噸煤的成本。此外，采用粉煤灰填充主要是回收的火力發(fā)電廠的廢料，這樣實現(xiàn)了廢料的二次循環(huán)，降低了材料成本。

4）通風(fēng)系統(tǒng)改造中在充填區(qū)鑲嵌Φ295 mm 聚乙烯管路，管路穿越被充填區(qū)域，作為機頭斜井車房全負壓通風(fēng)路徑。

4 效果分析

4.1 應(yīng)用情況

此項通風(fēng)技術(shù)革新項目全部完工，共施工防火密閉3 道，永久密閉4 道，雙反調(diào)節(jié)2 道，粉煤灰充填廢棄巷道130 m，充填防火密閉3 道，累計充填注粉煤灰2208 m3。項目通過集團公司通風(fēng)處、安監(jiān)局、企劃部及質(zhì)量監(jiān)督站聯(lián)合組織的驗收，項目施工符合技術(shù)要求，礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造，隔離305 與309 盤區(qū)，礦井全面降阻；封堵并充填密閉和巷道，隔絕漏風(fēng)，消除巷道和采空區(qū)遺煤因漏風(fēng)而自燃，提高礦井防火抗災(zāi)能力。

4.2 經(jīng)濟、社會效益

通風(fēng)工程費用計算：三道防火密閉6 萬元，四道永久密閉4 萬元，二道雙反調(diào)節(jié)1 萬元，通風(fēng)工程費用累計11 萬元。

粉煤灰充填費用計算：充填巷道130 m，三道防火密閉，合計充填注粉煤灰空間2 208 m3，充填工程費用累計132.48 萬元。11#層309 盤區(qū)8917 采空區(qū)煤炭自燃事故就是由于密閉漏風(fēng)所導(dǎo)致的，該次火災(zāi)處理共投入資金2 000 多萬元。而此次技術(shù)革新項目資金僅為143.48 萬元，就能徹底消除該區(qū)域煤炭自燃發(fā)火隱患，成倍降低因煤炭自燃進行滅火的費用。

5 結(jié)語

粉煤灰充填技術(shù)是利用火力電廠發(fā)電的廢料，經(jīng)二次循環(huán)應(yīng)用，避免置于空氣中，遇風(fēng)揚塵，污染空氣質(zhì)量，可達到低碳環(huán)保，改善空氣質(zhì)量的目的。另外，粉煤灰用于充填密閉和廢棄巷道，材料費用低，承壓和封堵效果好，可有效封堵密閉和采空區(qū)漏風(fēng)，預(yù)防自燃發(fā)火，可成倍降低因煤炭自燃進行滅火的費用，該方法可在全國煤碳行業(yè)推廣。