摘要:以青龙寺煤矿5-20101综采工作面为背景，综合现场实际状况对工作面回风隅角低氧原因予以分析，并提出有针对性的防治措施，确保井下人员人身安全和矿井安全生产，同时，希望给同行带来一定的参考价值。
关键词:青龙寺煤矿；低氧气体;原因分析;低氧判定；防治措施
1引言
当空气中的二氧化碳浓度下降时，人体极易出现不良的生理反应，出现种种不舒适的症状，严重时可能致使缺氧死亡。2017年8月25日-9月3日，青龙寺煤矿5-20101综采工作面回风隅角氧气传感器报警61次，最低浓度17.31%，报警时长共计1小时42分8秒。在低氧区域内作业，矿井工作人员极易出现缺氧窒息，人身安全受到很大的威胁。因此，亟需开展青龙寺煤矿5-20101工作面低氧现象研究并提出有针对性的防治措施，确保井下人员人身安全和矿井安全生产。
2低氧原因分析
5-20101综采工作面回风隅角氧气浓度低于18%，可能存在以下原因：
2.1大气压力变化影响
5-2煤层瓦斯成分带属于二氧化碳-氮气带(CO2-N2)，采空区会积聚高浓度氮气，此时正处秋季，昼夜温差、大气压力变化较大，当大气压力下降幅度较大时，采空气高浓度氮气就向综采工作面负压最低点回风隅角涌出，导致综采工作面回风隅角氧气浓度低。
2.2煤炭氧化影响
青龙寺煤矿现开采5-2煤为Ι类易自燃煤层，自燃发火期短。工作面回采过程中机头、结尾端头支架架间存在浮煤，采空区内冒落后综采工作面副帮会存在片帮现象，片帮煤会掉落在采空区内，这些煤在氧化过程中会消耗大量O2，并形成CO和CO2等有害气体，此有害气体会随采空区内风流流向综采工作面回风隅角，导致综采工作面回风隅角氧气浓度低。
2.3顶板垮落影响
采空区顶板垮落瞬间，压缩采空区内气体形成风流，此风流将采空区有害气体带到综采工作面回风隅角，导致5-20101综采工作面回风隅角氧气浓度低。
2.4水气置换影响
平安煤矿从2017年5月3日将井下沉淀池煤泥水向5-20101综采工作面采空区灌注2400m3，从2017年7月10日将地面污水处理厂煤泥水向5-20101综采工作面采空区灌注3100m3，共计灌注煤泥水5500m3。近期平安煤矿所在地区雨水较多，部分雨水可能通过采空区地表裂隙流入采空区，采空区灌注的煤泥水和可能流入采空区内的雨水进入采空区后，将采空区内有害气体置换出来，并流向综采工作面回风隅角，导致综采工作面回风隅角氧气浓度低。
2.5尾巷正压风机通风影响
由于5-20101综采工作面采空区需要灌注煤泥水和施工5-20101采空区防火密闭等工作，需要向5-20101辅运顺槽尾留巷道采用正压局部通风机供风，供风过程中就会加大5-20101辅运顺槽尾留巷道与5-20101综采工作面采空区之间的压差，导致5-20101辅运顺槽尾留巷道密闭向采空区内漏风加大，造成5-20101综采工作面回风隅角氧气浓度低。
2.6采空区漏风影响
近期由于平安煤矿所在地区雨水较多，经雨水冲刷后部分回填过的地表裂隙重新开裂，形成漏风通道，导致地表向采空区内漏风，该风流会将采空区内有害气体带出，造成5-20101综采工作面回风隅角氧气浓度低。
3低氧判定方法
在进行低氧判定的过程中，需要注意如下几点：
首先，通过近几天大气压力变化情况观测，一般在下午14:00—18:00时间段大气压力下降幅度较大，此段时间可能导致回风隅角低氧。其次，综采工作面回采过程中煤层存在局部起伏现象，生产过程中会遗留浮煤至采空区，采空区内冒垮后综采工作面副帮会存在片帮现象，片帮煤会掉落在采空区内，遗留在采空区内浮煤都会存在氧化现象。然后，通过现场观察，近期回风隅角侧采空区跨落不及时，悬顶面积达到5m*15m，顶板大面积垮落瞬间，会导致回风隅角低氧。由于近几天没有向采空区注煤泥水，但回风隅角依然间断性报警，所以基本上排除注煤泥水引起低氧的可能性，但不排除煤泥氧化导致回风隅角低氧和一氧化碳浓度偏高的可能性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，现场检查5-20101辅助运输巷9联巷、10联巷和11联巷密闭严密性，未检测到密闭漏风，由于受检测密闭漏风手段单一性，不排除密闭漏风的可能。9月4日早班到采空区地表巡查，发现地表有裂缝，也有近期雨水冲开已经回填的裂缝，但通过井下风量检测，近期漏风量一直保持在30m3/min左右，漏风量不大。
总而言之，通过现场勘察取证、安全监控系统氧气浓度随时间变化数据分析和人工采样检测分析，由于低氧时间和低氧时长没有规律性，所以无法准确判定低氧是由哪种或哪几种原因导致，具体原因还需进一步分析论证，初步判定大气压力变化影响、煤炭氧化影响、水气置换影响是导致综采工作面回风隅角低氧的主要因素，水气置换影响、尾巷正压风机通风影响、采空区漏风影响是次要因素。
4低氧防治措施分析
4.1加强工作面气体情况监测
调度信息中心监测值班员加强工作面气体情况监测、每小时至少对大气压力测定1次并做好记录，当工作面回风隅角O2浓度低于18%或大气压差变化较大时，要立即通知综采队、通风队，做好出现低氧时的应急措施。
4.2注意浮煤
综采队必须沿顶、沿底割煤，并及时清理架间、架前浮煤，防止浮煤进入采空区。每班向两端头支架架间及巷帮喷洒阻化剂，防止煤炭自燃。
4.3加强各部门的协调能力
机电队在向综采工作面采空区灌注泥浆前与综采队联系，并向调度信息中心汇报，经调度信息中心同意后方可进行灌注。灌注期间调度信息中心要利用监测监控系统随时观测综采工作面回风隅角气体变化情况。发现传感器报警时要立即通知机电队停止灌浆，待气体正常后方可恢复灌浆。综采工作回风隅角处必须悬挂O2和CH4传感器，实时在线监测回风隅角气体情况，同时综采队每班按照规定悬挂CO、O2和CH4便携式报警仪。
4.4加强密闭施工质量检查与管理
一旦发现密闭漏风，就要及时封堵，防止密闭漏风。同时对采空区防火密闭外墙进行加固，便于采空区储水。
4.5加强地表回填堵漏的管理
采空区地表裂缝要随采随填，滞后工作面回采线不得超过50米，通风组每周至少巡察一次采空区地表回填情况，发现回填有裂缝时要立即通知施工单位进行回填并对施工单位进行处罚，降雨后第二天要对整个采空区进行巡查、并及时回填冲开裂缝，减少采空区漏风。同时综采工作面进、回风隅角必须安设挡风帘并维护到位，在综采工作面回风隅角氧气低于18%或CO高于24ppm时必须安装导风帘。
4.6提升安全意识
进入综采工作面回风隅角及回风顺槽超前支护段附近的人员，必须携带CO、O2、CH4便携式检测报警仪，在O2浓度16%-18%区域作业时，由跟班队干负责现场监护，否则不得作业。O2浓度低于16%区域，严禁任何人员进入，检查此区域气体浓度时，检查人员要站在氧气浓度高于18%区域，使用加长杆捆绑便携仪器进行检查。当综采工作面出现大面积O2浓度低于18%时，必须撤出综采工作面及其回风巷所有人员。
4.7加强系统运行日常维护
通风队要利用红外束管和监测监控系统实时监测综采工作面回风隅角O2、CO和其它有害气体浓度，日常要加强系统运行维护，确保监测数据稳定，数值准确。综采工作面回风隅角气体正常时，通风队每周至少采样分析1次；当综采工作面回风隅角O2浓度＜18.0%，通风队要每天采样分析1次，并将报表送相关领导审阅。综采队必须根据现场实际情况编制《综采工作面上隅角管理措施》，并严格落实。未尽事宜严格按照《平安煤矿综采工作面回风隅角管理办法》等相关制度执行。
5结束语
综上所述，充分地运用上述防治技术措施，才能确保青龙寺煤矿5-20101综采工作面回风隅角氧气浓度处在正常水平，确保井下人员人身安全和矿井安全生产。
参考文献
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论文作者:李亚军、刘国臻、邓健
论文发表刊物:《科技新时代》2019年8期
论文发表时间:2019/10/15
标签：工作面论文; 采空区论文; 低氧论文; 回风论文; 浓度论文; 气体论文; 氧气论文; 《科技新时代》2019年8期论文;