金海洋矿区下部工作面均压防灭火技术研究及应用

计划使用4台4FBD№8.0（2×45kW）的局部通风机作为均压风机，本方案对使用4台4FBD№8.0（2×45kW）的局部通风机进行验证。

①风筒阻力计算

风筒风阻是由摩擦风阻、局部风阻组成，其大小取决于风筒的直径、接头方式、风筒总长度、风压、单节风筒长度、风筒的材质等，因无实测资料时，应下式计算。

Rp=6.5α×L/（d5）+（n×ζj0+∑ζbei+ζin）×[ρ/（2s2）]

=0.974335N. S2/m8 （式2）

式中：Rp—压入式风筒的总风阻，N.S2/m8；

α—风筒摩擦阻力系数，取0.0025N.S2/m4；

L—风筒长度，30m；d—风筒直径，1.0m；ρ—空气密度，1.0kg/m3；

s—风筒断面积，0.785m2；n—风筒接头个数，风筒长度按30m考虑，每节风筒长度为10m，n取3；ζj0—风筒接头局部阻力系数，取0.1；

ζbei—风筒拐弯局部阻力系数，拐弯角度为35°，取0.2；ζin—风筒入口局部阻力系数，当入口处完全修圆时，取0.1；不加修圆的直角入口时，取0.5～0.6，此处取0.1。

风筒阻力计算：

hft =Rp×Q扇×Q掘=0.974335×（650/60）2=114Pa （式3）

式中：hft—均压风机风筒阻力，Pa。

②均压通风机工作风压

hf=hft+hj=114+207=321Pa

式中：hf——均压风机工作风压，Pa。

hj——6105工作面均压值，207Pa。

3.3.3 矿方预选风机验证

矿井当前闲置4台FBD№8.0（2×45kW）局部通风机，计划将4台风机“两两并联”起来使用。4台同型号同厂家的局部通风机，其曲线也相同。两台风机并联运行的曲线，风压看作不变，对应相同风压的风量相加，可将均压的风压值看作1台均压风机的风压，均压风量的50%看作为1台均压风机的风量。

风机铭牌标风量为680～380m3/min，风压为600～7800Pa。井下空气密度约1.0kg/m3，则风机风量为680～380m3/min，风压为500～6500Pa。按照风筒消耗阻力114Pa，且提供均压207Pa，即局扇的理想工作压力为321Pa。

根据风机性能曲线，按照每台均压风机风量为650m3/min，估算风机工作风压为大于均压通风的风压321Pa。但由于6105工作面主运顺槽端头处存在3处调节设施和1处溜煤眼，即6105主运顺槽调节墙、6104主运顺槽调节墙、6104主运进风联巷风门和6104溜煤眼，在实施均压通风的过程中，这3处调节设施及溜煤眼均会存在漏风泄压，需严格控制6105主运顺槽调节墙、6105主运顺槽进风联巷风门、6104主运顺槽调节墙、6104主运进风联巷风门和6104溜煤眼漏风的情况下，6105工作面能够达到理论的均压通风效果。

3.3.4 均压通风设施施工调试

①施工均压设施前，通风区密闭工提前备料，通风设施的构筑必须按质量标准化及操作标准的要求进行作业。

②6105主运进风联巷均压挡风墙及均压风机安装完毕后，开始根据均压通风要求按配风计划调节采面风量。

③调风前及时通知调度室和有关领导，调风时撤出采面所有人员，检查砌筑通风设施的完好情况。在6105主运顺槽测风站和6105辅运顺槽回风联巷调节风窗处各安装1部临时电话。均压风机运转后，关闭6105主运顺槽进风联巷密闭墙平衡风门，逐步调节6105辅运顺槽回风联巷调节风窗的大小，同时在6105主运顺槽测风站测量6105工作面风量[3]。

④当6105进风联巷均压风机启动后，6105工作面压力升高，6105主运顺槽端头调节风窗、6104主运顺槽端头调节风窗、6104主运顺槽联巷风门及6105辅运顺槽风门的漏风均会有所增加并降低均压效果，应合理减小漏风面积，保证均压效果。

⑤必须按规定安装风机的“三专两闭锁”和风机间的闭锁，每台风机必须按要求安设开停传感器和声光信号，保证信号齐全、灵敏、可靠，如果均压风机停转则灯亮铃响。

⑥均压风机开启后，进入均压通风区域的所有人员在进出风门时，严禁将两道风门同时打开，人员通过后要立即关闭风门，非通风区的调风人员严禁调节均压通风区域调节风窗的大小。

⑦采面的进风、回风压差和风量由通风区测风人员实测并记录。

4 均压通风参数测试及效果分析

自2017年5月5日至8月15日，6105工作面回风隅角CH4、CO气体浓度均为0，O2和CO2气体检测情况如图1和图2所示。

由监测结果可知，自6105工作面均压防灭火系统启动以来，工作面氧气浓度迅速上升，恢复正常，上覆上部4#煤层采空区泄漏气体中CO2气体迅速下降，且一直未发现有CH4和CO气体涌出现象。

5月12日早班，由于上覆上部4#煤层采空区顶板冒落，对工作面造成冲击，短时间加大6#煤层采空区气体压力，工作面出现短暂低氧、CO2浓度偏高现象，后迅速恢复正常，且无CH4和CO气体涌出。

2017年5月13日至6月27日，工作面O2浓度均处于20.0%以上，CO2浓度均低于0.13%，且无CH4和CO气体。

自6月28日起，根据6105工作面推进距离，工作面上覆采空区已在上覆小窑采空区覆盖范围之外，即尝试改为U型负压通风方式，立即工作面回风隅角O2浓度迅速下降至18%，CO2浓度增长至1.23%。后该矿在调度室立即决定通知井下重新开启6105工作面4台4FBD№8.0（2×45kW）的局部通风机（两用两备），对工作面继续实施均压通风防灭火技术措施。系统恢复后，6105工作面回风隅角O2浓度迅速恢复，自7月4日至8月15日，回风隅角O2浓度持续位于19.6%～20.7%之间；回风隅角CO2浓度除7月9日短暂出现0.8%的浓度之外，其余时间浓度均小于等于0.3%。

5 结论

通过2017年5月5日至10月6日气体观测结果，6105工作面均压通风参数测试及效果分析说明6105工作面均压防灭火系统实施以来，有效的防止了上覆上部4#煤层房柱式采空区CO及低浓度氧气等有毒有害气体的涌出，杜绝了工作面来自上覆4#采空区有毒有害气体以及本煤层采空区遗煤氧化自燃的威胁，同时也证明了均压防灭火系统在6105工作面防治火灾安全隐患的有效性。

【参考文献】

【1】王德明.矿井通风与安全[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.

【2】胡强.均压通风在综采工作面中的应用[J].科技创业家，2013（11）：109.

【3】邸學勤.开区均压通风在大同矿区的应用[J].煤矿安全，2003（07）：24-25+47.

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