Y型通风工作面采空区漏风封堵技术应用.pdf

196.江西煤炭科技2023年第3 期Y型通风工作面采空区漏风封堵技术应用杜明（晋能控股集团，山西太原0 3 0 0 0 0）摘要：为解决“Y”型通风的8 3 0 5综采工作面采空区漏风导致采空区遗煤自燃的问题，利用示踪技术对“Y”型通风工作面采空区漏风情况进行了测定，定性、定量分析了漏风流场分布规律，现场首先在两顺槽施工密集钻孔切顶卸压，然后采用锚索支护、钢棚挡杆补强沿空留巷，最后采用双层金属网+风筒+喷浆的综合工艺封堵采空区。应用结果表明，综合封堵技术可有效治理“Y型通风采空区漏风问题。关键词：“Y型通风；采空区漏风；综合封堵；密集钻孔切顶卸压中图分类号：TD75+2.2Application of Air Leakage Plugging Technology in Goaf of Y-shaped Ventilation Working FaceAbstract:To solve the problem of spontaneous combustion of residual coal in the goaf caused by air leakage in the 8305 fullymechanized mining face with Y ventilation,the article uses tracing technology to measure the air leakage situation in the goaf ofthe ventilation working face,and qualitatively and quantitatively analyzes the distribution law of the air leakage flow field.Atthe site,dense drilling and roof cutting are first carried out to relieve pressure in the two parallel grooves.Then,anchor cablesupport and steel shed retaining rods are used to reinforce the remaining roadway along the goaf.Finally,a comprehensive processof double-layer metal mesh,air duct,and spraying is used to seal the goaf,whose application results indicate that thecomprehensive sealing technology can effectively address the Y type ventilation leakage problem.Key words:Y-shape ventilation;air leakage in goaf;comprehensive sealing;dense drilling and top cutting for pressure relief因近年提高资源回收率等“绿色开采”概念的兴起，无煤柱布置工作面技术逐渐成熟，回采工作面采用“Y型通风的通风系统日趋增多i-3。Y 型通风系统虽然能够有效解决沿空留巷综采工作面回风隅角瓦斯积聚、超限等问题，但煤炭自燃隐患这一关键问题却没有完全得到解决。无煤柱工作面进行开采活动时，采空区会一直暴露在沿空留巷的回风侧，受进回风巷两端风压差作用,开采期间采空区持续有漏风风流经过，长时间的漏风使暴露在采空区的遗煤持续供氧，可能造成采空区遗煤自燃4-5。为测定Y型通风的8 3 0 5综采工作面采空区漏风分布状态，掌握其漏风流场分布规律，决定利用示踪技术测定8 3 0 5综采工作面采空区内部漏风情况，定性分析采空区漏风流场。1工作面概况晋控集团王村矿开采二叠纪山西组4#煤层，根据采空区三维空间氧浓度指标、采空区漏风风速指标以及采空区遗煤升温速率指标测定结果，文献标识码：BDu Ming(Jinneng Holding Group Co.,Ltd.,Taiyuan,Shanxi 030000)散热带距工作面3 0 m，氧化升温带距工作面8 0 m，室息带距工作面140 m，最短自然发火期8 4天。8305工作面煤层平均厚度3.0 5m，走向长度7 0 0 m，可采长度6 0 0 m，倾向长度2 0 0 m，最大绝对瓦斯涌出量6 m/min。工作面采用Y型通风系统,综采工作面胶带顺槽（2 3 0 5巷）进风量10 54m/min、辅运顺槽（53 0 5巷）进风量7 6 5m/min、沿空留巷回风量1 8 2 7 m/min。2Y型通风采空区漏风流场测定方案及测定结果选用SF。作为示踪气体，在8 3 0 5工作面进风巷端头处布置1个气体释放点，在沿空留巷内布置4个气体接收点，分别使用SF。检测仪进行气体接收，测定初次接收时间、接收时长、最大检测浓度等参数。2.1测点布置在8 3 0 5工作面进风巷（2 3 0 5巷）端头处布置1个气体释放点，在沿空留巷内距离切顶线140 m、文章编号：10 0 6-2 57 2(2 0 2 3)0 3-0 19 6-0 32023年第3 期100m、6 0 m、2 0 m、0 m 处分别布置5个接收检测点（注：实操时未测定5#测点数据），如图1所示。#2#3#1827m/min补回区大巷2.2检测结果分别在同一天11:10 11:2 5、11:3 511:50分两次释放SF。气体，共计释放3 0 分钟，释放气体浓度99%。结果显示53 0 5巷1#4#测点均检测到SF。气体，各测点SF气体浓度如图2 所示，SF6气体最大浓度对应时间如表1所示。35030025015010050-11:1012001000-800-600400-200-011:10图2 沿空留巷内1 4#检测点SF。浓度变化情况表1各检测点SF。最大浓度接收时间情况接收第一次释放测点最大浓度时间SF。最大浓度最大浓度时间SF。最大浓度1#11:172#11:183#11:154#11:252.3结果分析(1)1#、3#、4#检测点SF。气体浓度跟随释放时间变化波动明显。释放示踪气体后，各检测点SF。浓度上升；停止释放后，各检测点SF。浓度逐渐下降；恢复释放后,SF浓度再次上升。示踪气体检测结果可以反映Y型通风工作面采空区漏风规律。(2)各检测点SF最大浓度差异较大。3#测点接收到的SF。浓度最大，其次为1#测点和2#、4测点。分析原因,3#测点距离工作面切顶线6 0 m，该区域采空区垮落不充分，煤岩体孔隙、裂隙发育，风阻较小，漏风明显；1#测点处于工作面开切巷，江西煤炭科技受巷道支护作用，上覆岩层没有充分跨落，存在一定的漏风通道；2#测点处于室息带，上覆岩体已压4#765m/min5305巷6#8305工作面1054m/min巷2305巷SF。释放点图1工作面漏风检测测点布置45-4035-3025201510511:2011:301#测点11:2011:303#测点197.实，孔隙、裂隙减少，采空区漏风小；4#测点处于散热带，受支架支撑作用影响采空区漏风风量大，SF6东盘区回风热东盘区皮带巷东盘区辅证114011:5011:4011:50268 ppm40 ppm1 104 ppm20 ppm气体浓度小。(3)工作面已推进140 m，超出一次采全高U型通风6 0 10 0 m的采空区漏风带范围，但位于开切巷的束管内仍然可以检测到2 6 8 3 0 6 ppm的SF。气体，表明工作面漏风范围已覆盖整个已采区域，明显大于一般U型通风工作面漏风带宽度。(4)各检测点接收到的SF。最大浓度及对应时间也有明显不同。3#检测点SF。浓度最早达到峰值，然后1#、2#、4#检测点才达到峰值，同样可以说明切顶线以里6 0 m处采空区漏风较大。综上所述，按照示踪技术对8 3 0 5工作面漏风检测结果，可以得出Y型通风工作面采空区漏风流场，如图3 所示。采空区漏风流经线路、漏风带宽度与U型通风工作面采空区漏风流场有明显区别。Y型通风工作面采空区漏风区域广，几乎覆盖12:0011:102624-222018-161412108120011:1011:5711:5011:4711:5011:2011:20第二次释放306 ppm8 ppm1 026 ppm24 ppm11:302#测点1:3011404#测点11:4011:5011:5012:0012:00全部采空区，漏风风速在0.6 m/s以上，若不采取沿空留巷采空区侧巷帮堵漏风措施，势必会造成采空区长期漏风，发生采空区遗煤自燃事故。沿空留巷1827m/min5305巷8305工作面补回风大巷1054m/min2305巷采空区漏风流线图3 8 3 0 5工作面采空区流场3沿空留巷支护、挡杆、注氮、预注阻化剂综合封堵技术按照前述“Y”型通风工作面采空区漏风流场分布规律，沿空留巷工作面开采期间必须对沿空留巷采空区侧实施封堵。鉴于该工作面为一次采全高工作面，开采期间不留顶、底煤，且本煤层垮落带范围内无其他煤层或煤线，试验采用超前密集钻孔切顶泄压，补强锚索配合单体支柱维护沿空留巷顶板，巷内采空区侧使用U29钢棚挡杆，并在钢棚外侧施工“金属网+风筒+金属网”对采空区漏风进行封堵，并在顶板垮落稳定后的双层金属网外侧实施喷浆提高封堵效果，减少采空区漏风。765m/min东盘区回风#巷东盘区皮带巷东盘区辅运巷198.工作面开采期间，采取以采空区注氮、阻化剂预注为主，配合端头封堵的综合防火措施。注氮方式为“迈步式”埋管注氮，即在2 3 0 5皮带巷进风顺槽沿采空区埋设2 趟DN100mmPE管，实现采空区多点同时注氮，并灵活调整注氮步距、流量、时间等，最大限度提高注氮防火效果。同时，在2 3 0 5巷、53 0 5巷各安装BH-40/2.5型的防火液压泵站，沿高压软管将2 0%的MgClz溶液输送到采空区，使用新式充气式封堵气囊在2 3 0 5巷端头连续施工封堵墙,如图6 所示。步距在5m以内,并紧跟工作面回采在端头对漏风主要源头进风堵漏，减少工作面漏风。图6 充气式封堵气囊5305尾顺槽采空区上层煤线每隔40 m埋设一根2 m长直径2 寸PE管路，在管路中敷设束管，每周2 次利用束管人工采集8 3 0 5工作面采空区内气体进行取样化验分析。在2 3 0 5头顺槽采空（上接195页）153.8 ppm，则采空区遗煤已经达到自然发火临界温度，应立即采取相关防灭火措施。参考文献：1】国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程（2 0 16 版）M.北京：煤炭工业出版社，2016:153.2国家矿山安全监察局.煤矿防灭火细则M.北京：应江西煤炭科技区敷设束管，束管安装保护套，每周2 次利用束管人工采集8 3 0 5工作面采空区内气体进行取样化验分析。4结论1)通过示踪技术得出Y型通风的8 3 0 5工作面采空区漏风流场分布，采空区漏风流经线路、漏风带宽度与U型通风工作面采空区漏风流场有明图4补强沿空留巷支护显区别，漏风汇合点不是工作面回风隅角，大部分在整个沿空留巷内。Y型通风工作面采空区漏风带范围要比U型通风采空区漏风带范围更广，漏风强度更大。2)采用钢棚挡杆、双层金属网+风筒+喷浆封堵的8 3 0 5工作面沿空留巷漏风封堵技术工艺实施效果好,能够有效减少采空区漏风，而且封堵成本低、操作简单，可以用于中厚煤层一次采全高图5“金属网+风筒+金属网 封堵Y型通风工作面沿空留巷的漏风封堵。参考文献：1冯艳兵.工作面Y型通风方式下采空区瓦斯与煤自燃耦合分析J.山东煤炭科技，2 0 2 2 40(9)：90-92.2冯道鑫，田永龙.沿空留巷条件下工作面“Y型通风技术研究J.山东煤炭科技,2 0 2 1,3 9(8)：112-114,117,12 3.3王炯，吕邦国,宫伟力，等.不同防漏风形式下Y型通风风流场研究.徐州：煤炭科技,2 0 2 2,43(3)：47-53,6 7.4王炯，刘鹏，姜健，等.切顶卸压沿空留巷回采工作面Y型通风漏风规律研究J.徐州：采矿与安全工程学报，2021,38(3):625-633.5田垚，汤思敏，王佳俐，等.基于示踪检测法与数值模拟的Y型通风工作面采空区漏风规律研究J.重庆：矿业安全与环保，2 0 2 0，47（5）：40-45.6张武龙,康凯.SF。示踪气体漏风通道检测技术应用J.江西煤炭科技,2 0 19(3)：154-156.7】刘靖.综放工作面防灭火综合治理技术应用J.江西煤炭科技,2 0 2 1(2)：195-197,2 0 0.作者简介：杜明（197 3 一）,男，山西大同人，太原理工大学工业电气自动化专业毕业，工程师，现就职于晋能控股集团应急指挥中心，从事煤矿安全生产管理工作。收稿日期：2 0 2 3-0 2-2 4急管理出版社，2 0 2 1：523辽宁工程技术大学，鸣西矿井.鸣西矿井B3煤层自然发火标志气体及临界值测定报告R.景德镇：鸣西矿井,2 0 2 1.作者简介：楼伟昆（197 1一），男，浙江缙云人，1991年毕业于江西煤校地质与测量专业，测量工程师，现任职于江西乐矿能源集团，从事煤矿技术管理工作。收稿日期：2 0 2 2-0 6-182023年第3 期编辑：廖文德编辑：吴银富