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回采工作面下行通风技术的应用

1 下行通风的提出
  东庞矿是 1983 年投产的矿井,设计年生产能力为 180 万 t ,煤层地质条件比较简单,主采煤层 2 号煤,结构简单,产状平缓,全区基本稳定,平均可采厚度为 4.38m ,倾角在 11 至 16 度之间。矿井通风方式为两翼对角抽出式,南、北风井各安设两台通风机。设计采区通风系统为轨道上山进风,皮带上山回风。属低沼气矿井。
  矿井投产时南北两翼各移交了一个采区,且每个采区移交了一个高档普采工作面,即南翼的 2101 工作面和北翼的 2202 工作面。由于 2202 工作面的岩石集中皮带运输巷与采区皮带上山平交(见图 1 ),如果采用上行通风,就需要在 2202 工作面的岩石集中皮带运输巷设置风门,这不仅使风门的维护很困难,而且该面的通风系统也不可靠,如果要保证通风系统的稳定可靠,就需重开皮带巷,做小井当溜煤眼,这不仅增加工程投入,而且会拖延矿井投产日期,如果采用下行通风,上述问题就迎刃而解,经过反复比较,我们将 2202 工作面的通风实行了下行通风,结果不仅使工作面按期投产,而且在没有增加工程投入的情况下,保证了工作面通风系统的稳定可靠。

  2 下行通风技术的推广
  在北翼 2202 高档普采工作面实行下行通风获得成功后, 84 年东庞矿又有一个综采工作面即 2108 工作面完成了掘进工程,进入了工作面支架等大型设备的安装阶段,而在这之前必须使该工作面形成通风系统。如果该工作面采用上行通风,就必须在上车场即三中车场设置风门,所有工作面的大型设备都要通过风门,不仅要求风门规格大不易开启,而且难以维护,不能保证通风系统的稳定可靠,针对这种情况,我们又在该面实行了下行通风,也获得了理想的效果。之后,东庞矿几乎所有的回采工作面均采用了下行通风系统,均获得了成功。

  3 下行通风采取的安全技术措施
  东庞矿所有采用下行通风的回采工作面,都按《煤矿安全规程》的规定,制定了专门措施。
  ( 1 )回采工作面的风量配备都按工作面断面及风速要求进行配风,确保了工作面风速达到 1m /s 以上。即普采工作面一般风量都达到 600 m3 /M ,综采工作面风量达到 900 m3 /M 。
  ( 2 )在回采工作面下巷(回风巷)安设了瓦斯自动监测报警断电装置,断电浓度设为 1% ,断电范围为回采工作面及其进、回风巷道的所有电气设备。
  ( 3 )工作面进回风巷道均安设了消防供水管路,并在进风巷每隔 100m 、回风巷每隔 50m 设置三通阀门,并在进风巷设置了一道降尘水幕,回风巷设置了两道降尘水幕,所有转载点安设了降尘设施,机组安设了负压降尘装置,进回风巷均设置了隔爆水袋。
  ( 4 )在 4.5m --5m 一次采全高的综采工作面,还实行了煤体注水。

  4 下行通风的优点分析
  ( 1 )避免在运料巷即上巷设置风门设施,可以保证运输工作面设备物料不通过风门,减少了对风门的维护量,保证了工作面通风系统的稳定可靠。
  ( 2 )由于风流方向与运煤方向一致,可以有效地降低煤尘发飞扬,而且由于运输设备设在回风顺榴,运输过程中产生的粉尘、破碎机破碎煤炭过程中产生的粉尘都直接从回风顺槽排走,不进入工作面,有利于改善工作面的作业环境。
  ( 3 )机电设备布置在回风巷,设备产生的热量不散发到工作面,使工作面气温降低;由于综采工作面设备多,布置在回风巷,一旦发生设备着火,有害气体也会直接进入回风巷,而避免了对工作面人员的伤害。
  ( 4 )综采工作面操作支架均是邻架操作,且人在上方俯视下方操作更加方便。在移架过程中产生的粉尘,顺风而下,避免对操作者的危害和对视线的影响。
  ( 5 )工作面下行通风,下隅角为回风侧,温度较高,与采空区内部温差则较小,从而可以减少下限角与采空区之间的自然风压,减少采空区内部因演然风压产生的漏风,有利于预防采空区浮煤自然发火;工作面下行通风,上隅角在进风侧,温度较低而位置较高,因为自然风压方向总是自下而上,所以不可能产生因自然风压产生的漏风;同时上隅角为进风侧、风压较高,还可以抵消一部分采空区内部的自下而上的自然风压。
  ( 6 ) 下行通风时,由于风流方向与瓦斯浮力的方向相反,所以风流与瓦斯层之间的相对运动速度大,完成一定的混合过程所需的能量少,其混合能力增强 ( 下行通风时,瓦斯和空气的混合能力比相同条件下上行通风时的混合能力强 ) ,因而工作面涌出的瓦斯比上行通风更容易与风流混合而被带走。
  ( 7 )下行通风可以有效地解决上隅角瓦斯积聚的问题,且不会在下隅角产生新的瓦斯积聚。分析原因是:下行通风时工作面和采空区的总压差比上行通风小,采空区的漏风量也比上行通风时小,因此下行通风从采空区带出的瓦斯量就比上行通风时少,致使涌出量就比上行通风时低;正由于下行通风能把采空区上部高浓度瓦斯排出或滞留于采空区内,故上隅角瓦斯积聚的可能性就比上行通风小。另外,瓦斯从下隅角涌出后,受到浮力作用上升,在上升过程中与下行风流相混合,因而采用下行通风时,下隅角瓦斯的积聚也没有上行通风时上隅角瓦斯积聚的情况严重。

  5 下行通风的缺点分析
  ( 1 )由于瓦斯比空气密度小,有一定的上浮力,下行通风瓦斯自然流动方向和风流相反,在风速低行不成紊流状态的情况下,易造成瓦斯积聚。
  ( 2 )机电设备均在回风巷,粉尘易积聚在设备上。
  ( 3 )工作面发生火灾时,受火风压影响,有可能引起风流逆转。

  6 结论
  通过东庞矿实行下行通风的实践可以得出在低沼气矿井,在煤层倾角较小的情况下,回采工作面采用下行通风的优点更加突出,是完全可以推广应用的。

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