麻地梁煤矿507首采工作面漏风规律研究

麻地梁煤矿 507首采工作面漏风规律研究

陈东春 牛瑞林

内蒙古智能煤炭有限责任公司麻地梁煤矿 内蒙古鄂尔多斯 017100

摘要：薄基岩浅埋深综放工作面回采的主要漏风为地表塌陷裂隙向工作面采空区的漏风。而地表漏风易导致采空区漏风规律的紊乱，增加采空区自然发火危险性；同时，一旦采空区遗煤出现自然发火趋势，地表漏风无疑是为煤自燃隐患的防治工作提供新的难题。

关键词：漏风；工作面；采空区

1.工作面简介

内蒙古智能煤炭有限责任公司麻地梁煤矿507工作面浅埋深、特厚煤层综放开采，在顶板全部垮落的采动影响下，上覆岩层运移变形破坏而形成与地表贯通的周期性塌陷裂缝，这些裂缝将地表与井下采空区工作面贯通，在井下负压作用下，产生地表与采空区之间的漏风，特别是工作面过极浅埋深区（平均采深约86m，走向约470m）。

因此，需确定507工作面不同采深条件下地表的漏风情况，确定漏风通道，并得出极限漏风对应的采深和漏风风速；以及确定本工作面采空区主要漏风区域，以便采取针对性的堵漏防灭火措施。

2.地表漏风测试

1）8月12日地表测漏SF₆示踪气体释放点确定

选取3个位置作为释放点，具体坐标如表2-2。

表2-2 漏风测试测点坐标表

2）8月25日地表测漏SF₆示踪气体释放点确定

通过实地考察，最终选取了2个位置作为释放点，对应地面标高及垂深如表2-3。

表2-3 漏风测试测点坐标表

3）数据处理与分析

将在检测点采集的气样每日带上地面使用SF₆专用气相色谱仪检测，每个释放点所对应的11个采集气样，取样时间共计4小时，测得SF₆示踪气体浓度均为0ppm。

两次地表漏风测试均未测得SF₆示踪气体，表明：经过地表回填，开采区域埋深110m时，暂不存在地表向采空区的漏风，亦不能通过初次测得SF₆示踪气体时间来判定地表裂隙向采空区漏风的最大风速。

3.工作面采空区漏风测试

在地表不具备漏风检测的情况下，采取在井下利用SF₆测漏风技术对工作面漏风量做定量测试，计算工作面漏风量，同步跟进分析是否存在地表漏风，便于及时采取堵漏措施。

期间分别于9月7日、9月17日在井下实施了2次漏风测试，结合通风区测风结果，分析工作面漏风情况。

1）测试依据

依据MT/T 845-1999《煤矿巷道用SF6示踪气体检测漏风技术规范》

2）释放量

示踪气体的最小连续定量释放量可用式（a）计算：

q=K×Q×C （a）

式中：Q——巷道风量，m³/min；

C——气相色谱仪对SF₆的适应检出浓度，一般取10^-8；

K——修正系数，通常取4～5，本次测量取5。

结合井下巷道配风量，SF₆气体最小连续定量释放量为200ml/min。

3）释放点布置和检测方法

示踪气体释放点和取样点的间距按(b)式计算

L≥ （b）

式中：L——示踪气体释放点和取样点的间距，m；

S——井巷断面积，m²；

U——井巷周界长度，m。

计算可得L≥39m，此次漏风测试距离取50m。

4）数据处理与分析

（1）计算方法:

漏风量按（c）式计算：

ΔQ_i= （c）

式中：ΔQ_i——被检测井巷中第i段的漏风量，m³/min；

q——所测工作面风量，m

³/min；

C_i、C_i-+1——分别为测点i、i+1的SF₆示踪气体浓度。

式中ΔQ_i为正表示是正压漏风；ΔQ_i为负表示是负压漏风。

两次漏风测试实测数据如表2-4、2-5。

表2-4 9月7日工作面漏风测定基础数据

由9月7日漏风测试实测数据，计算得：507工作面漏风量为44.87 m³/min。

同时，当天测风员实测工作面进风量1389m³/min，回风量为1436m³/min，进回风量差值为47m³/min。

表2-5 9月17日工作面漏风测定基础数据

由9月17日漏风测试实测数据，计算得：507工作面漏风量为53.41 m³/min。

同时，当天测风员实测工作面进风量1380m³/min，回风量为1411m³/min，进回风量差值为31m³/min。

根据以上测定结果，同时考虑受到采空区内部气体，注氮（注氮量约为24m³/min），机电设备散热引起的气体膨胀等因素影响，可判定：507首采面埋深108m以上，经过地表回填，暂不存在地表塌陷裂隙向井下采空区漏风的现象。

原因分析：

（1）工作面回采期间，对地表裂隙区域进行回填、碾压，堵漏效果良好。

（2）地表为湿润性黄土层，在雨水作用下，土结构迅速破坏，失稳下沉，起到一定的封堵裂隙的作用，减少了地表漏风。

4.效果分析

4.1地表漏风

（1）507工作面现回采阶段（距开切眼720m范围），最低埋深110m范围内，暂不存在地表向采空区漏风的状况。

（2）在工作面连续回采，会形成连续性地表塌陷裂隙，仍需对地表裂隙区域进行日常巡查及监测，确定地表塌陷裂隙发育状态，对于裂隙较大的区域，针对性的采取黄土回填等主要措施，达到隔绝地面向采空区漏风的目的。

（3）随着工作面的回采，对不同埋深区域的地表漏风情况进行测试，确定极限漏风埋深度和漏风风速，以便后续在地表或井下采取针对性的防灭火措施。

4.2工作面采空区漏风

507首采工作面向采空区的漏风规律测试研究分析结果可知：

1）采空区注氮气，形成氮气惰化流场，并提高采空区的相对压力，阻碍了采空区漏风。

2）为进一步减少采空区主要漏风段的漏风量，工作面回采时，进、回风隅角需采取强制退锚放顶措施，使采空区充分垮落压实；或进、回风隅角垮落不充分时，采取两端头打挡风墙堵漏的防火措施。

参考文献：
[1]夏良, 杨胜强, 鹿存荣,等. 地表沉陷初期漏风对采空区遗煤自燃影响的分析和治理措施[J]. 煤矿开采, 2012, 17(001):86-88.

[2]隋金峰. 示踪气体连续释放技术及应用[J]. 山东煤炭科技, 1995, 000(001):31-33.