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摘要：分析了非煤矿山乐昌市两江萤石矿工作面采空区漏风的各种原因,阐述了均压通风技术的实施原则、工作原理、实施步骤以及实施过程中应该注意的相关事项;对实施均压通风技术前后的效果进行了比较,通过比较可以看出均压通风技术在治理采空区漏风方面效果是显著的,确保了工作面的安全生产。
关键词：均压；萤石矿；通风除尘；效果应用
1、均压通风技术的应用
乐昌市两江镇萤石矿开采时间约6年，先期为露天开采，形成了大面积采空区，后期转地下开采，形成了两级斜井，采矿方法为浅眼留矿法，在地面安装有11KW的主要扇风机，在实际开采过程中，由于第一水平在开采过程中，保安矿柱受爆破影响，出现裂隙，与地表过程中形成的采空区相连，出现较大漏风，形成风流短路，至使第二水平局部扇风机出现循环风；为了减少漏风，在第一水平安装11KW的主要扇风机，效果不明显。基于以上漏风原因,决定采用均压通风技术来治理采空区漏风。该措施实施后收到了良好的治理效果。
1.1均压通风技术的实施原则
①尽量提高上、下风道的绝对压力,降低压差。
②局部通风机的吸风量要小于全风压风量,以防止局部通风机发生循环风。
1.2均压通风技术的工作原理和实施步骤
1.2.1均压通风技术的工作原理
均压通风其实质是通过设置调压装置或调整通风系统以降低漏风通道两端的风压差,减少漏风量。矿井采用均压通风技术主要是控制工作面有害气体涌出,即通过提高工作面风压,减少外部漏风,从而控制外部各种有害气体涌入工作面,确保工作面正常生产，从漏风风流流动规律公式h=R漏Q2漏可以看出,漏风风阻为漏风通道的固有特性,R漏与岩层之间岩层的碎裂程度有关,要想通过堵漏来治理漏风比较困难。若想减少漏风,必须从降低漏风通道两端的压差来考虑,即均衡漏风通道进、出口两端的风压，在实施均压通风之前,用精密气压计对1001工作面两端的压差进行了测定,结果为1.25kPa。根据采空区的漏风状况,从局部通风网络(图1)
可以看出,1001采空区漏风线路为网络的角联分支。由于采空区侧节点4压能高于工作面侧节点2的压能,因此漏风方向从节点4流向节点2。要使节点2和节点4的压能均衡,有两种途径:一是增加节点2的压能,二是降低节点4的压能。因此,可在节点2和节点3之间增设2道调节风窗,同时还可以在节点6和节点2之间增设局部风机和两道风门,通过局部通风来提高节点2处的压能。调节后使节点4压能低于节点2压能,使得漏风方向变为由节点2向节点4,这样就改变了采空区风量的运移方向,达到均压的目的。
1.3均压通风原理
均压通风系统是利用风机、风窗、风门等通风设施来调节进回风巷之间的风流压能差，以提高工作面及上隅角的绝对压力，从而降低采空区和漏风源的压差。采用风机－风窗联合增压调节，且保持工作面风量不变的方式，通风设施的布置方式如图1.3。风机－风窗联合增压调节的方法是将局部风机安设在进风巷靠近工作面一端，同时在回风巷设置调节风窗，其实质是提高工作面空气的绝对压力，使之等于或稍高于采空区后部漏风源的绝对压力，从而减少漏风，达到防止采空区有毒有害气体泄漏的目的。
1.3.1漏风量分析
在实施均压技术措施前后，近工作面的采空区的漏风流分布分别如图1.3。从图1.3可以得出，在采取均压措施前后，漏风流在采空区中的漏风形式发生了较大的变化。在实施萤石矿均压措施之前，采空区联通部分作为萤石矿第2漏风源，会同进风巷侧漏风流由漏风汇回风巷萤石矿侧流出;在均压后，联通部分作为漏风汇使漏风流从萤石矿中流出，同时，也使采空区中的漏风区域范围略有增加。然而，在实施均压措施之前，图图1.3(a)的A区漏风强度范围大约在0.47～0.94kg/s。在局部通风机的增风增压作用和风窗增阻减风的联合作用下，萤石矿漏风强度范围大约在0.25～0.49kg/s，比均压前减小了0.22～0.45kg/s，能够减小47%左右的漏风量，效果非常明显。
1.4静压分析
实施均压前后工作面两端静压分布。在实施均压通风前，工作面两端的压力差区间为4.37～20.9Pa，压力差为16.53Pa;均压后两端压力差区间为12.0～19.6Pa，压力差为7.6Pa。在实施风机－风窗联合调压作用后，工作面两端压差降低了8.93Pa左右，降幅为54%左右，从而在很大程度上有效抑制了漏风的形成。
二、均压通风技术的实施步骤
通过分析,并结合现场实际,决定采用风门、局部通风机与风窗联合调节的方法进行均压通风。均压通风前后,1001工作面通风示意图如图所示。具体实施步骤如下:①首先如图3所示,在1001运输顺槽车场往里5m与20m的运输巷内各施工一道风门5,作为行人的安全出口;其次,施工时在风门5上预留两个直径为400㎜的硐口,用于风门施工完后穿风筒用;最后在1001运输顺槽绕道(即联络横川)内安装两组1台11kW的局部通风机2,用于给1001运输顺槽供风。②两道风门5施工完成后,再将风筒3由局部通风机接通到20m处风门5往里1m处。③待以上工作完成后,开启局部通风机2,利用1001回风口(即风眼1)附近的2#调节风窗6调整1001回风顺槽的风量,从而达到均压、调风的目的。④计划两台局部通风机供风量300m3∕min,回风控制在500m3∕min。
三、实施均压通风技术应注意的事项
①注意检查1001运输顺槽、回风顺槽有害气体涌出动态,并加强风门、调节风窗的检查管理。②严禁同时打开两道风门。③局部通风机采用双风机双电源并且能够自动倒转,避免巷道停风,导致压力不平衡,造成局部风机出现循环风。④加强机电设备管理,确保双回路安全供电,消灭失爆,确保完好风流情况。从表1、表2中可以看出:采取均压通风技术后,工作面、回风顺槽的一氧化碳浓度下降了2/3,氧气浓度明显地提高了两个百分点;运输顺槽、工作面、回风顺槽的压力明显升高;工作面、回风顺槽的风量明显减少,均压通风前回风顺槽比运输顺槽的风量多323m3/min(这些风量都是从采空区涌出的乏风量),均压通风后回风顺槽比运输顺槽的风量少87m3/min(由于工作面风压提高进风巷部分风流进入采空区所致),均压通风后测风人员现场观察数月,上述参数值基本上保持恒定。通过实施均压通风技术,采空区向工作面漏风得到了有效的控制,保证了1001综采工作面的安全生产。
四、讨论
4.1通过实验得出，实施均压通风后，采空区漏萤石矿风量减小了47%左右;工作面两端的压力差可以降萤石矿低8.93Pa左右，降幅达到54%;靠近上隅角附近的萤石矿采空区CO浓度明显下降，降幅达到50%左右，效果非常明显。
4.2均压模拟结果跟现场实际实施效果相符，说明数值模拟结果是合理的，同时也表明均压通风技术在实际生产过程中是切实可行的，有推广应用价值。
4.3通过实际生产中的应用和均压模拟研究表明，风机－风窗联合增压调节可以改变工作面两端的压力分布，降低压差，从而有效地减少漏风。均压萤石矿通风技术是一种治理采空区CO等有毒有害气体涌向工作面而影响矿井安全高效生产的科学、经济的技术措施。
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论文作者:陈为红
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/9
标签：工作面论文; 采空区论文; 萤石论文; 节点论文; 风量论文; 风门论文; 局部论文; 《基层建设》2017年第15期论文;