均压通风在水峪煤矿自燃火灾防治中的应用

均压通风在水峪煤矿自燃火灾防治中的应用

徐小马

（河南工业和信息化职业学院，河南焦作454003）

摘要：在煤层开采过程中，需要对火灾隐患区域进行煤层自燃的防治工作，均压通风技术在煤层开采中的运用不仅可以减少通风漏风量，有效的预防自燃火灾事故的发生，同时还能进一步调控矿井空气中有害气体的浓度，有效防止有害气体危害。水峪煤矿应用均压通风技术，并结合注氮、阻化剂等对自燃火灾进行综合预防，效果良好。

关键词：均压通风；自燃；低氧；漏风

汾西矿业集团水峪煤业有限公司位于山西省吕梁市，该公司的年产煤炭五百万吨，为高瓦斯矿井，煤尘具有一定的爆炸危险性，煤层自燃倾向为Ⅱ类自燃性煤层。井下工作面为“U”型通风，可有效的帮助矿井内部通风。在矿井生产的过程中，需要对有毒气体进行监测、处理，例如瓦斯、CO、CO2及烷烃类有害气体，同时也需要在矿井内部设置防灭火装置，由于该矿所采煤层为特厚煤层，因此，传统的灌浆和阻化剂等方法效果并不明显，该矿采用注氮技术对采空区自燃火灾进行防治，但同时也影响矿井中工作面内的含氧情况。工作面采用均压通风技术，能够有效减少采空区漏风，有效防止自燃事故，同时，也会防止有害气体进入工作面，将工作面内氧气浓度维持到正常的范围，有助于矿井安全生产。

1均压通风的原理

均压通风原理是通过在矿井局部通风系统中调节风压压差，将相邻之间的风压差值控制在一定范围内，有效控制井下的工作面以及巷道间的空气流动情况，做到防漏风，将空气中的有害气体的浓度控制在可接受的范围内。通常情况下，均压通风机技术是通过作用于矿井中的通风构筑物、局部通风机以及均压管路等相关设施来实现的，具体可将处理方式分为闭区均压和开区均压两种情况，其一是闭区均压，是通过针对可能发生火灾的区域进行闭区通风，将发生火灾的区域封闭在特定的区域当中，阻断其氧气来源，从而抑制火灾的发生，使得火区的火能够快速熄灭，这种方式被称为均压式灭火；在未发生火灾的地区进行均压通风能够有效抑制矿井内部浮煤的氧化作用，防止火灾事件发生。通常情况下，均压通风装置需要调节主风机、风机和连通管等通风设施或并联相关风路。

其二是开区均压，主要是在不影响生产的情况下，进行的矿井工作面中开区均压通风的方法，一方面是通过减少漏风量，来抑制矿井中相关区域浮煤的氧化速度，进而防止浮煤的自燃。开区均压可以针对并联、角联和复杂联等不同形式的风流状态进行，同时根据使用手段不同分为风窗均压、局部风机均压和联合均压。

2工作面火灾防治的监测

水峪煤矿通过SG-2003束管监测系统对矿井防灭火工作进行监控。该系统通过设置在各被检测区域的束管与地面监测站内的终端接线箱相互联接，对矿井内各处自燃危险区域建立自然发火观测站。系统定期对采空区、密闭区等处的气体进行采样，并通过地面气体分析中心对多组气样进行分析，实现远程监控、长距离取样。系统采用专用色谱柱和预切柱系统，对井下采集的气体试样进行煤矿气体常量、微量组分和无机、有机组分全分析，可进行多类检测设备互相转换，并通过专用色谱数据处理工作站自动控制采样、分析，以及数据储存、打印。

61119工作面进行均压防灭火作业阶段，应对采煤工作面上隅角、明显升温征兆的区段、回采结束后的采空区、易发火地段以及临近采空区火区密闭等处设置监测点，并对CO、CO2、瓦斯、烯烃类及温度进行监控。当上隅角测点测得CO、烷烃气体时，应将束管埋入采空区30m内进行采样，随回采推进，从新自上隅角向采空区埋设束管。地面分析中心应每日对61119工作面、采空区及上隅角的气体进行分析，出现采空区CO、温度异常及时通知通风调度。地面监测站应确保对61119工作面各传感器的稳定性，对异常数据核实后及时回到调度。对采区周围火区密闭以7d进行人工采集取样对比监控数据。

3均压通风防灭火的应用

3.1均压通风系统布置

61119综掘工作面位于水峪煤矿6采区，使用“U”型通风方式进行局部通风，工作面内分别在材联巷、运联巷内分别设置为2台15kW×2的FBD-NO6.0型对旋式局部通风机进行工作面内的风流调配，同时在回风联巷设置均压调风风门，运输巷预留行人风门和3道调节风窗，工作应配风量847m3/min，实配风量860m3/min，均压通风示意图如图1所示。61119工作面进行均压通风通过压入式均压风机，均压风门、调节风窗联合的方式进行。由于工作面以自然火灾防治为主，实际运行阶段工作面内为开区均压，工作面在掘进过程中提前施工本煤层钻孔和高位裂隙钻孔对煤层进行瓦斯抽采，同时为防治工作面火灾，对采空区内进行注氮防火措施。61119工作面均压通风一方面防止采空区和煤层中CO、CH4等有害气体进入工作面内，更主要是通过均压通风控制工作面进入采空区内的漏风，提高注氮防灭火措施的效率，同时也确保由于工作面注氮所导致工作面氧浓度过低，对人员造成伤害。

3.2均压通风实施方案

（1）系统启动前对工作面内的调节风窗、局部风机进行运行调试，调试2台风机间相互切换是否正常，“风电”闭锁装置是否正常。

（2）均压系统正常启动前，61119工作面内工作人员应全部撤出，其他电器设备及电源应先行断开。

（3）风机启动后，调节回风通风内的调节风窗的开口面积对工作面内的风流和风压进行调节，维持到风流要求状态。

（4）测试回风风流内CH4、CO2、CO、O2的浓度，其中CH4＜1.5%，CO2＜1.5%，CO＜24ppm，O2＞19%，当回风风流中各气体指标达到要求后方能对其他电器的供电进行恢复。

（5）均压通风系统正常运转1h以上，再次确认空气内有害气体含量，达到标准后方能允许人员进入进行作业。

3.3均压通风效果分析

均压通风系统在61119工作面运行阶段，配合注氮工艺、瓦斯抽采工艺，CH4和CO浓度基本远远低于限值，其中CH4在回风流中浓度约0.3%，上隅角处降低到0.6%，CO浓度在回风流中约为7ppm。工作面直接通风漏风量约为190m3/min，给火灾预防带来不便，均压通风阶段对工作面内风流进行调节，采空区漏风量基本维持在34m3/min。回风流中的氧气浓度基本也能保持在20%左右。说明均压通风方式对采空区的漏风量、氧气浓度都能进行有效的改善，同时对回风流、工作面上隅角等处的有害气体也能进行有效抑制作用。

4均压通风期间的安全保障措施

（1）局部均压通风系统时应设置2台调压风机、一开一备，可自由切换，定期进行两风机间切换和“风电”闭锁测试，同时风机应可持续工作，确保供电的“三专”和双回路，避免非计划停机、停电。应设置熟悉和正确操控的专人对工作面的调压风门进行值守，调压系统启动不可同时开启均压风门。

（2）工作面均压通风阶段回风流中各气体浓度应保持在CO＜24ppm，CO2＜1.5%，漏风量＜25m3/min，一旦超限应进行回风巷增阻，将工作面材、运两巷的内外压差调高。工作面的通风调压应确保在工作面及上隅角等处的有害气体不超限。

（3）工作面上隅角、回风巷内出现瓦斯浓度＞0.8%，CO2浓度＞1.5%等有害气体超限，或者工作面异常断电、或工作面通风失压等异常情况，应立刻停止作业并撤出作业人员至安全区域，及时汇报并进行处置。

（4）应确保调压风门等通风构筑物的安全如避免大块煤等物料运输导致通风设施的损坏，应安排综采队组专人破碎采面的大块煤，并在运输巷皮带至风门前10~15m处，设置限高，确保物料堆积过高。

（5）工作面均压通风阶段如受地表压力下降

等影响出现低氧状况，应及时关闭回风巷段均压风门中预设的木风门，调节回风巷回风联巷调节风窗，减少有效通风断面，提升均压区域压力。必要时在主、辅运输巷内设置第三台均压风机，工作面出现大面积低氧时可开启2台均压风机进行升压。

（6）由于地表裂缝或采空区上覆岩层会导致严重漏风，为火灾防治或矿井的有效供风带来十分严重的隐患。地测部门应及时掌握地面裂缝、地面塌陷、相邻采区间的巷道贯通等漏风源头的详细状况，对已查问题及时上报，并通知相应部门进行处置。

5结语

水峪煤矿通过SG-2003束管监测系统对矿井中各主要巷道、采区以及易发火、已发火区域进行有害气体及温度的监控。系统

可以将异常数据上报，井下CH4、CO相关传感器可以及时报警通知作业人员撤离，为井下均压通风等措施提供数据支持。61119工作面通过局部通风机配合调节风门与调节风窗调节工作面内的风流、风压状态，进行均压通风调控。可有效减少配风中的漏风量，减弱采空区内煤体氧化速度，并且有效阻止工作面采空区内的CH4、CO、CO2等有害气体进入工作面。同时通过风流均压阻止因工作面注氮防灭火等因素导致的工作面内氧浓度下降，确保人员安全和设备的正常运转，保障矿井安全有序的生产秩序。

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