乌兰木伦煤矿12422综采面回风隅角氧气浓度异常原因分析与治理措施

乌兰木伦煤矿12422综采面回风隅角氧气浓度异常原因分析与治理措施

宋,波

国家能源集团神东煤炭集团乌兰木伦煤矿， 内蒙古鄂尔多斯，017209

摘要：从增加通风风量、挡风帘和导风帘的安设、采空区地表裂隙封堵、工作的设计、密闭施工监测和后期喷浆维护、监测监控系统的应用和设备操作等几个方面, 阐述了解决综采工作面回风隅角氧气浓度低的主要措施。

关键词：氧气浓度；上隅角；治理措施

乌兰木伦煤矿是国家能源集团神东煤炭分公司建成的大型现代化高产高效矿井, 随着矿井采场的延伸和开采面积增大，, 地质条件日趋复杂,一通三防管理难度逐渐增大。近期, 12422 综采工作面回风隅角频繁出现低氧问题, 严重威胁工作面的安全生产。为了确保12422 工作面的安全开采,矿井采取了各种治理措施, 取得了良好效果。

一、12422综采面地质情况

12422工作面位于12煤层四盘区东翼第九个工作面，煤层底板标高1207.5～1224.5m，工作面为走向长壁综合机械化回采工作面，整体呈东西方向布置，12422综采面推进长度1800.1m，工作面宽度300m，面积540030㎡。

工作面煤厚变化在1.5～2.7m，平均厚度2.1m，变异系数13.4%，小于25%，属于稳定煤层。煤层为条痕黑褐色，条带状结构，块层状构造，参差状断口，组分以暗煤为主，亮煤次之，煤岩类型为半暗型煤。

工作面内煤层顶底板石均为不坚固岩石和中等坚固岩石。矿区煤层顶底板岩石的质量较好，岩体较完整，但是力学强度较低，以软弱岩石为主，因此，煤层顶底板岩石的稳固性较差。

工作面上部含水层主要为第四系松散含水层及基岩孔隙裂隙含水层。该工作面内12煤层上覆基岩厚50～127m，上覆基岩厚度由工作面中部往回撤通道及切眼方向逐渐减小。回采后带水裂隙带大于上覆基岩厚度厚度,能导通松散含水层，工作面回采过程中涌水主要来自该含水层。综采面正常涌水量：Q正=30.1m³/h；最大涌水量使用静储量计算，Q大=79.4m³/h。

二、12422综采面通风情况

乌兰木伦煤矿通风方式为混合式，通风方法为抽出式。矿井共布置五个进风井，分别为一号进风井、二号进风井、三号进风井、辅运平硐、主井，一个回风井，为回风立井。

12422综采工作面采用“U”型全负压通风；3#进风井（12煤进风立井）→12煤四盘区胶运大巷→12422主运顺槽→12422综采面，新鲜风流通过工作面变成污风后通过12422回风顺槽→12煤四盘区回风大巷→回风立井→地面。

工作面实际需要风量，根据《煤矿安全规程》《AQ1056-2008煤矿通风能力核定标准》中的有关规定：回采工作面实际需要风量，应按气象条件、瓦斯(二氧化碳)涌出量以及工作面气温、工作面人数、防爆车需风量和风速规定分别进行计算，然后取其中最大值进行风速验算，按最低风速验算，工作面的最小风量验算

12422工作面风量最终确定风量为838.4m3/min，计算风速为V采=Q采/60S=838.4/(60*13.7)=1.02m/s。

三、上隅角低氧原因分析

1.采空区气体进入工作面：12422 工作面与 12421采空区相邻, 12421工作面在回采期间虽然及时采取了密闭、 地表裂隙封堵等措施, 但采空区内的遗煤仍然存在低温氧化现象, 从而导致采空区内缺氧惰化。随着时间的变化, 采空区内气体压力逐渐上升, 当采空区内压增至大于 12422 工作面及采空区压力时, 采空区内气体会通过煤柱及密闭裂隙间断性涌入 12422工作面回风隅角, 导致该区域氧气浓度下降。

2.地表大气进入工作面：12422工作面埋深仅有70-130m，工作面回采后造成导水裂隙带能直接导通地表，无采煤工作面弯曲下沉带，随季节性变化大气压强的变化，造成大气进入采空区致使采空区内有害气体进入工作面，造成工作面上隅角氧气浓度下降。

3.工作面通风系统不完善、不可靠：综采工作面在回采过程中，随着自动化普及，人员日益减少，设备在动作过程中损坏原有工作面通风设施，造成工作面回风侧通风面积增大，有效风量减少，造成工作面上隅角氧气浓度降低。

四、解决措施

1.对采空区进行有效封闭，减少采空区漏风

①在已完成的采空区实行一般防火闭进行防护（0.5m砖墙+1m黄土和高分子材料+0.75m砖墙），防止采动影响造成联巷之间密闭垮塌，造成采空区气体直接涌出工作面或者采空区，致使工作面回风侧氧气浓度急剧下降。

②合理设置采空区与工作面之间煤柱，防止因过渡增加回采率而导致煤柱变小，造成煤柱在回采过程中提前垮塌，使工作面与采空区联通，造成临近采空区内有毒有害气体进入工作面，致使上隅角氧气浓度降低，造成工作面和回风顺槽侧低氧。

③采空区侧密闭喷浆。喷浆能有效的减少采空区密闭在回采前和过程中漏风情况，能够将施工过程中存在的缝隙填充，减少采空区气体与正常巷道之间的联系，有效增加工作面内氧气浓度。

2.及时封堵地表采动裂隙，减少地表漏风

加强采空区地表裂隙封堵工作, 发现新裂隙要及时进行封堵, 以减少井上下漏风, 同时要定期对采空区内的气体进行检测, 若发现各类气体浓度超时要及时采取措施。

3.增加工作面配风，稀释有害气体

12422综采面在回采过程中，工作面配风从1061增加至1234m³/h，风量的增加有效的稀释工作面中有害气体，增加工作面氧气浓度，变相的降低工作面低氧情况的发生。

4. 安设挡风帘和导风帘

在工作面上 、 下隅角安设挡风帘减少了流向采空区的漏风量和流经工作面溜槽放量, 同时在靠近回风隅角 4 台支架的范围内安设导风帘并包裹机尾框架, 减少无效风量流失和增大向回风隅角的供风压力, 有效防止回风隅角氧气浓度的降低。

5.操作设备，减少工作面风流断面

在工作面回采过程中，机尾岗位工在操作支架过程中，按照机尾向过渡支架拉支架的操作方式操作，减少工作面风流通过断面，增加有效风流量。

6.监测监控系统的应用

乌兰木伦煤矿采用 KJ95X型煤矿监测监控系统, 该系统可监测监控氧气、 瓦斯 、 一氧化碳、 风速等参数 。监测监控系统由通风队管理, 调指挥中心专 24 h 监控, 发现有气体异常情况立即查明原因, 进行处理 ;同时在工作面回风隅角安设了氧气、 一氧化碳和甲烷监测监控探头，在气体超标时立即报警 。

五、效果应用

采取以上措施后，工作面氧气浓度维持在20%以上，偶尔有支架工操作失误造成机尾低氧发生也能在短短2分钟以内解决，为矿井和工作面的安全回采提供技术保障。

六、结语

神东矿区浅埋煤层综采工作面回风隅角低氧 ( 氧气浓度低) 问题是在生产过程中遇到的常见问题,要治理低氧问题, 必须采取综合防治措施, 在通风系统优化 、采区布置均压 、抽放及井上下堵漏等方面要多措并举, 健全以安全监控、 专职瓦检员为手段的安全防线, 以保证矿井安全高效可靠生产 。对于综采工作面回风隅角低氧问题的形成机理及采空区气体流场变化规律, 尚需要进一步建立科研课题研究分析, 以便为今后矿井采区和工作面布置 、煤柱留设、通风系统优化及防治低氧问题提供技术依据。

[1]方明.煤矿“一通三防”潜在问题及其解决措施探讨[J].当代化工研究,2019(16):11-12.

[2]张妍,王俊峰.“一通三防”技术在煤矿安全生产中的应用[J].现代工业经济和信息化,2019,9(11):82-83.

[3]王海峰.煤矿一通三防工作中存在的问题及对策[J].内蒙古煤炭经济,2019(16):150-151.

 [4]王德明.矿井通风与安全[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004