关键词: 倾斜易燃厚煤层；综放工作面；长时期封闭防灭火；密闭启封；瓦斯排放控制
3203工作面采用倾斜分层低位综采放顶煤采煤方法，主采煤层煤5层，属易燃发火煤层，发火期为3-6个月，最短为27天。3203工作面平均走向长度为1119米，工作面地质结构简单，煤层平均厚度为10.6米，平均倾角17°，工作面设计平均倾斜长度为97.4米。3203工作面由于主井皮带与选煤厂110皮带搭接施工，使3203工作面自10月9日至12月28日，停产80天。
3203工作面封闭时，由于正在3203回风顺槽钻孔机窝硐室施工地表裂隙深度探测研究工作，因此，3203工作面回风顺槽密闭施工至3203回风顺槽钻孔机窝硐室开口位置向西5米处，距3203回风巷口335米，且3203工作面封闭时间长，密闭内积存着大量高浓度瓦斯与氮气，因此，研究与总结倾斜易燃厚煤层综放工作面长时期封闭防灭火及密闭启封与瓦斯排放控制，对矿井防灭火、通风瓦斯安全管理具有非常重要的意义。
一、防灭火措施
成立了以总工程师为组长的防灭火领导小组，负责防灭火方案及措施的制定及日常防灭火检查监督。
1、封闭工作面采取采空区埋管与封闭区敞开式注氮相结合防灭火措施：其特点是使采空区及封闭区内的氧浓度在最短时间内降低到3%以下，且始终保持相对稳定。在工作面停产前，安排通灭队与综采队配合将地质注氮管埋入采空区，埋深长度为15-18米；工作面停产封闭时，在运输顺槽密闭墙上敷设一趟注氮管，其进入密闭区深度为3米；工作面封闭后，先向工作面采空区连续注氮，其注氮最短时间按下式计算：
Q N=（C1-C2）V/（CN+C2-1）
式中：QN——注氮量 m3
V ——采空区氧化带体积 m3
C1 —— 采空区氧化带平均氧含量，取13%
C2——注氮防火惰化指标，取7%
CN——氮气纯度，取98%
当注氮时间达到设计要求时，再利用运输密闭墙上敷设的注氮管，敞开式向密闭区连续注氮，在回风密闭观测孔检查氧气浓度达到3%，运输密闭观测孔检查氧气浓度达到5%以下时，停止注氮。以后经检查回风密闭观测孔检查氧气浓度达到5%，运输密闭观测孔检查氧气浓度达到10%以上时，向封闭区进行补充注氮，如短时间重复出现上述情况，应检查密闭区漏风情况，进行处理。
2、封闭工作面防漏均压措施：停产期间3203工作面采取封闭注氮进行防灭火管理，但在10月9日至15日，根据注氮效果来看不理想，密闭内氧气浓度不稳定且停止注氮后氧气浓度急剧上升，由此分析，密闭存在漏风通道。通过采取均压的方法防止了封闭区漏风，杜绝火灾事故的发生：（1）在运输的进风通路上设置风障减小风压（增阻），在回风出风口设置风障增大压力（增压）；（2）在运输、回风密闭前10米范围内喷浆堵漏。
效果具体见下表：
二、密闭启封的策划与安排
根据密闭启封工作的需要，成立5个专业小组：
技术组、指挥组、密闭启封组、“一通三防”组及警戒组，负责方案制定，密闭启封，警戒及瓦斯排放工作。
三、密闭启封程序
1、入井后，警戒人员迅速沿瓦斯排放路线到达警戒位置，在行走时撤巷道内所有人员，利用最近的电话向调度室汇报：“XX人XX地点警戒到位”。
2、由救护队员及瓦检员同时检查密闭内外的温度、瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧气等气体并做好记录；瓦检员检查完后，立即向总指挥、调度室汇报气体情况，当符合启封条件时由总指挥下令启封。
3、设立警戒，先启封回风巷密闭，将密闭墙预留孔打开，由救护队进入密闭区进行侦查，无发火隐患，再启封运输顺槽侧密闭。
四、瓦斯排放与控制措施
1、密闭区内瓦斯积存情况：
12月26日早班瓦斯检查结果：
回风密闭内：温度18℃，混合9.3%，CH4 6.82%，CO2 2.48%， CO 0%， O2 0.5%。
运输密闭内： 温度18℃，混合3.1%，CH4 2.8%，CO2 0.3%， CO 0%， O2 3.6%。
根据日常瓦斯检查统计， 3203工作面密闭内瓦斯浓度大于3%。因此，本次排放瓦斯严格执行 “二级排放管理”。
2、排放瓦斯采取的措施：
（1）采煤工作面密闭启封采取的措施，一般根据火灾启封要求进行，有：①启封回风密闭后，利用局部通风机逐段排放；②在工作面回风顺槽施工锁风墙，采用锁风法，排放工作面瓦斯。
（2）本次排放采取的措施：
利用运输侧密闭拆除人员适当控制预留孔密闭大小，控制供风断面，实现风量及风速的控制，实现瓦斯排放量的控制。其次利用调节三采区输送机下山一区段煤仓行人通路风门的大小，控制全风压混合处的瓦斯浓度，实现了安全排放。
3、排放瓦斯的步骤如下：
（1）准确预算排放瓦斯量及排放时间，指导瓦斯排放工作。
工作面封闭时运输顺槽封闭长度800m，回风顺槽封闭长度457m，工作面长度99m，，顺槽及工作面平均高度2.4m，平均宽度3.8m，封闭体积12367m3。封闭区平均CH4 4.8%，预计瓦斯量593.6m3，CO2 1.4%，预计二氧化碳量172.1 m3。瓦斯量大于二氧化碳量，因此排放时，以瓦斯排放量为依据。
排放时间：利用木板或风筒布控制运输密闭预留孔大小，使启封后向工作面的供风量及排风量均控制在为400m3/min，排放出的瓦斯浓度在全风压混合处保持在1.5%以下时，排放瓦斯所需的时间为：
①根据测定3203工作面密闭内氧气平均浓度为2%，若密闭启封后向工作面的供风量为400m3/min，则使氧气浓度达到20%时，排放瓦斯所需的时间为：
T1=(20%V封闭体积-2% V封闭体积)/400*20%
=27.83min
②根据测定3203工作面密闭内瓦斯平均浓度为4.8%左右，排放后瓦斯浓度降到1%时，（向工作面的供风量为400m3/min，）则排放瓦斯所需的时间为：
T2= (V封闭体积*4.8%-1% V封闭体积)/400*1%
T2=117.49min
③密闭启封后，全风压通风风量为400m3/min时，风流流经工作面所需的时间为：S=9.12m2，则V=43.86m/min,T3=38.74min。
④根据上述计算，若向密闭内供入的风量为400m3/min，排放出的瓦斯浓度在4.8%左右，为了使3203回风与一区段煤仓运煤斜巷交岔点以东全风压混合处的瓦斯浓度低于1.5%，则一区段煤仓运煤斜巷的供风量为：
Q=400*4.8%/1.5%-400=920m3/min
一区段回风通路的风量达到1320m3/min以上。
因此，在运输密闭预留孔打开后，要打开三采区一区段煤仓行人通路下口及一车场材料运输平巷的风门。
⑤排放出的瓦斯浓度在全风压混合处保持在1.5%以下时，排放瓦斯所需的时间为：T4=593.6/（1320*1.5%）=29.98min
根据以上计算分析，排放瓦斯需要的时间取118min。
（2）风量控制：利用木板或风筒布控制运输密闭预留孔大小，使启封后向工作面的供风量及排风量均控制在为400m3/min，排放出的瓦斯浓度在混合处保持在1.5%。
（3）排放瓦斯的风流路线：新鲜风流→三采区轨道下山→三采区第二中部车场→3203运输顺槽→3203工作面3203回风顺槽三采区一车场回风通路三采区回风下山930回风南石门总回风道地面。
（4）撤人断电范围及警戒人员
撤人断电范围： 3203回风顺槽—三采区一车场回风通路—三采区回风下山—930回风南石门—总回风道。
警戒人员：指定专人
（5）指定专人负责断、复电的执行及专职瓦斯检查
（6）检查瓦斯地点及复电时瓦斯浓度
检查瓦斯地点：专职瓦斯检查员站在三采区一区段煤仓运煤斜巷内，距3203回风巷交岔点不小于2米处，利用瓦斯检查杖及辅助管检查全风压混合处的瓦斯浓度。
复电时瓦斯浓度：3203工作面及两顺槽瓦斯浓度小于0.5%。
（7）排放瓦斯负责人和参加人员及各自的责任，见上述启封组织安排。
（8）附排放瓦斯示意图（已标明通风设施、机电设施、风流路线、警戒人员位置等）。
五、排放瓦斯控制的效果：
见下表：
注：在排放瓦斯过程中，由于打开运输及回风密闭墙上的预留孔面积只有1.5M2，进入密闭区内的风量仅为320M3，瓦斯排放量相对减小，故，排放瓦斯时将一区段回风通路风量调至1260 M3/min，小于设计920+400=1320 M3/min。
六、结语
3203工作面启封时，打开回风密闭预留孔，救护队进入密闭区检查，其温度达到36℃，CH4为7.8%，CO为0%，氧气浓度为1%。工作面启封后于12月29日中班开始推进，12月30日，工作面温度恢复正常，达到24℃，其它有害气体均保持正常，无发火隐患。实现了倾斜易燃厚煤层综放工作面长时期封闭防灭火及密闭启封与瓦斯排放的安全控制。
论文作者:崔义
论文发表刊物:《科技中国》2018年5期
论文发表时间:2018/8/10
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