摘要：易自燃极近距离煤层群“末采”工作面回采时不可避免地出现多煤层、区域性导通漏风情况，这种类似“开放”条件下的通风系统会因压差不同而出现严重发火威胁。通过现场工程技术实践，带有多特点集成均压通风技术对高硫煤矿井、自燃发火期短煤层、“末采”工作面、富余裂隙导通影响区、区域性动态抽采通风系统等综合性极强情况下的均压通风技术研究具有重大意义，值得广泛推广和应用。
关键词：易自燃、近距离煤层群、末采、漏风区、均压通风
1.煤层赋存地质条件
四川芙蓉集团位于地质条件复杂的西南地区，下属的芙蓉、筠连矿区矿井均为易自燃极近距离煤层群。煤层平均间距为3.0m，极易垮穿漏风；煤层自然发火期短，硫份含量高，一般煤层自然发火期为3～6个月，最短发火期18天；煤体随着煤温的升高，煤样的氧化反应很剧烈，硫含量越高，越容易被氧化。
2.后期形成的不利工程条件
2.1 采空区高位氧化遗留煤。由于前期开采工艺的落后和煤炭回收的不及时，导致上覆煤层采后垮入主采煤层采空区遗留浮煤较多，在一个多处导通的采空区条件下，遗留煤被氧化的条件会越充分且位置不清、数量不详，处理难度大。
2.2 上覆及邻近煤层采后裂隙通道富余。由于矿区开采煤层群距离较近、本煤层采序混乱等造成了上覆及邻近煤层采后与回采煤层间会形成富余的裂隙沟通，且在周期性采动压力的影响下老空区漏风点会逐渐增多、变大。
2.3 采空区形成区域性连通漏风通道。沿空切巷采煤工艺是目前较先进的回采工艺且推广应用广泛，但也形成了无隔离煤柱的跨区域、多区段、大范围内的连通漏风条件。若某一采空区出现发火隐患，将波及到周围和回采工作面，一旦短时间内无法消除发火威胁，将严重制约工作面的安全生产。
2.4 不均压动态抽采通风系统。回采期间，重复采动对火区干扰程度较高，全风压通风状态造成火区漏风形态动态化、复杂化。采空区埋管或裂隙抽采以及“末采”煤层开采期间，在重复采动压力和推进过程中揭露出不同漏风通道时，一方面会形成火源点直接垮入本煤层采空区、复合动态抽采通风系统等重大隐患；另一方面，工作面全风压状态引发火区漏风形态复杂化，往往超前工作面一段距离后上覆或邻近火区内可形成从本煤层或工作面进风侧经火区至工作面，或经火区至本煤层回风侧等多条漏风通道，火区复燃隐患积聚放大，从而威胁下部煤层安全回采。
3.分层独立均压通风技术
下部煤层开采工作面与上覆老空区分别做好各自的采场与区域均压工作，具体可以将以下几种均压通风方式集成应用于实践当中：
3.1 开区均压防灭火
主要有增设调节风门均压、调节风门与调压风机联合均压、改变通风风门位置均压、调节角联分支压差均压、改变工作面通风系统均压、改变采区通风系统均压等方式，其中：
①增设调节风门均压，主要用于平衡上下分层压差，减少层间漏风强度，控制上分层毒害气体下泄对下分层的安全威胁，主要通过在工作面回风巷下风侧构筑调节风门，并通过调整调节风窗开口面积实现均压目的。
②调节风门与调压风机联合均压，主要用于控制上覆邻近层毒害气体下泄威胁下分层工作面安全生产，主要通过在工作面回风巷下风侧构筑调节风门，进风巷上风侧安设调压风机，当调整调节风门至工作面配风量的下限，仍达不到均压效果时，启动调压风机，增加工作面通风压力从而达到均压目的。
3.2 闭区均压防灭火
主要有双调压气室与连通管联合均压、调压风机与调压气室联合均压、并联风路均压、单侧调压气室与连通管联合均压以及调压风机与调节风门联合均压等方式，其中：
①双调压气室与连通管联合均压，主要通过在进、回风密闭外建造调压气室，同时从地表外铺设一趟直径为φ108mm以上的钢管分别送至进、回风巷两个调压气室，使其与大气压连通，两密闭间压差趋近于零，实现减阻、分风、降压作用。
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②调压风机与调压气室联合均压，主要通过在单侧密闭外构筑带调节风门的辅助密闭，形成均压气室，调压风机的风筒接至气室内，通过风机、调节风门的联合作用，调节密闭墙内外压差，减少漏风强度，为观测调压效果，调压气室的两道密闭墙上安装两根测压管并接水柱计。
4.注氮动态平衡均压技术
老空区瓦斯含量高，下部煤层开采期间受顺槽顶板露穿、老空区密闭应力压裂等因素影响，周边老空区瓦斯易通过漏风通道进入采面，瓦斯防治压力较大，考虑到瓦斯抽采会导致采空区漏风供氧增加，增加采空区自然发火危险。通过实践，摸索出适应于边抽采边注氮的均压防火技术工艺，即“氮气替换瓦斯”工艺。
4.1 基本原理
注氮动态平衡均压技术属于一种特殊形式的通风堵漏均压方法，即通过主动性注氮来提升漏风通道内的通风压力，平衡两端的漏风压差，进而减少漏风量，动态注氮过程是以判定的漏风通道两端漏风压差值作为注氮的前提条件，实时动态监测压差值变化情况，压差平衡后即停止注氮，压差再次达到设定值后恢复注氮。
4.2基本原则
①瓦斯抽采需要合理确定抽采口位置并保持合理的抽采强度的原则，强度过大或瓦斯抽采口位置不合理，一方面增加了注氮时采空区内氮气损失；另一方面增大了瓦斯抽采负担，同时注入的氮气在出口压力和漏风作用下，一部分氮气不可避免地随漏风泄漏，高浓度瓦斯也将随之涌出，不能兼顾注氮与抽采的动态平衡。
②秉承“先注后抽，边抽边注，控制抽量，监测监控”的原则，即先向采空区注入一定量的氮气再进行瓦斯抽采，抽采同时连续向采空区注氮，为防止向采空区漏风，保障氮气惰化带平稳向采空区深部推移，原则上要控制抽采量，注入氮气量大于瓦斯抽采量的1.1倍。
③采取周密的监测监控措施，对采空区内的气体成分和温度等进行采样和测定，以进一步判断是否具备抽采条件的原则。
4.3 影响因素
能够引起采空区内外压差变化的因素主要有三个，一是矿井通风系统的稳定性，二是气体温度的变化，三是大气压力的变化，且只有进行实际观测才能找出问题的根源，排除隐患。
4.4 监测手段
①用压差计对密闭内外及两道密闭之间的压差进行观测，每班读数一次，根据U型压差计两端的压差来调整注氮量和瓦斯抽采量。
②利用精密气压计，对采场、老空区、主要进回风通道进行简易的通风绝对压力测定，了解沿程通风绝对静压变化，结合各地点的高差，掌握沿途通风压能变化情况，其中：通风绝对静压值的测定可采取基点法，利用两台精密气压计对采空区外围区域进行气压观测，其中一台放在井下气压较稳定的地点，作为基点，每隔10分钟读数一次，并记录读数时间，另一台则沿设定好的观测地点（观测点应设在气压变化大、风流不稳定的地点）逐一进行读数。
③进行正常瓦斯抽采和氮气置换时，根据顺槽气压和隔离煤柱内外两侧的压差，调节抽采量和注氮量，使两端无压差，达到采空区气体平衡，实现理想状态运行。
5.结语
均压通风技术是以矿井通风为基础，通过调节采场与区域内漏风风路两端的风压差，使之减少或趋于零，将漏风量降至最低，从而抑制工作面采空区与封闭区域内煤的自燃，其特点是从通风系统上解决防灭火隐患，具有不需探明火源具体位置，保护现场作业人员不受伤害，不影响工作面正常生产等诸多优势。
参考文献：
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[3]复杂通风条件下防灭火技术研究与应用[J].聂礼生，李仲科，曹凯. 能源技术与管理.2013（01）
作者简介：刘建伟（1965年9月- ），男，通风工程师，2013年毕业于重庆大学采矿工程系，四川芙蓉集团实业有限责任公司从事科研与技术管理工作，Emai：457019889@QQ.com。
论文作者:刘建伟,胡勇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/29
标签：采空区论文; 煤层论文; 工作面论文; 风门论文; 瓦斯论文; 氮气论文; 风机论文; 《基层建设》2019年第9期论文;