煤矿孤岛工作面采空区防火通风技术要点

煤矿孤岛工作面采空区防火通风技术要点

米建强,陈宝红

晋能控股煤业集团砂墩子煤矿

摘要：随着我国煤矿开采事业的逐步发展，大部分的煤矿已经步入了关井时期，可采煤矿资源总量逐渐下降，存在大量的采空区。为了防范煤矿工作面采空区可能发生的火灾，应当注重防火通风技术的应用。以煤矿孤岛工作面采空区防火通风技术作为研究对象，在查阅大量相关文献以及结合以往工作经验的基础上，对煤矿孤岛工作面采空区防火通风技术应用的必要性进行简单介绍，然后总结了煤矿防火通风技术研究现状及存在的主要问题，最后探讨了煤矿孤岛工作面采空区防火通风技术要点，期望可以为煤矿孤岛工作面采空区防火通风工作的有效开展提供理论参考。

关键词：煤矿；孤岛；采空区；防火通风；技术要点

1.煤矿开采过程中的现状

当前阶段煤矿火灾事故的出现，绝大部分都是由于缺乏防灭火技术及意识导致的。在煤矿中没有针对性的防灭火措施，导致工作人员的生命安全无法保障，煤矿企业也付出了较多的经济损失。在当前阶段，防灭火意识低不仅停留在施工人员层面，煤矿企业的管理人员也缺乏防灭火理念，没有完善的防灭火系统，因此煤矿开采环节火灾事故频发。

火灾事故让煤炭资源大量燃烧，浪费了较多的煤矿资源，也破坏了煤矿整体结构，施工人员在火灾事故中生命安全受到威胁，过多的煤炭也污染了煤矿的整体环境。因此，需要立刻改变当前煤矿开采的现状，保障煤矿生产的安全性，推动煤矿行业整体可持续发展。对企业而言，只有生产变得更加安全，才能获得更广阔的发展空间，也能为我国能源结构的优化添砖加瓦[1]。

2.煤矿防火通风技术存在的主要问题

在计算机技术迅速发展的背景下，利用计算机对矿井通风网络进行分析，可以推动其装置和设备的创新发展。均压技术在煤矿防火通风工作中已经得到较为广泛的应用，并且取得了大量的成功应用经验，但是在煤矿开采工作面实施均压系统时仍旧存在一定的问题。

比如，在实际应用过程需要通过技术人员结合自身经验进行现场调解，基本上不会使用计算机软件模拟计算风网，在这一过程还需要其他工作人员对工作面以及采空区的风量、风压以及各种气体浓度参数等进行持续性监测。均压通风系统调节过程一般耗时较长，需要较大的工人劳动量，由此而引发的人为失误也比较多，往往会造成严重的负面影响，而且成功调试好均压通风系统之前，工作面一直处于危险状态。还有一部分煤矿在使用均压调节系统时，会对煤矿通风系统局部或者整体的稳定性产生明显的负面影响，单纯依靠相关技术人员的经验进行均压调节，容易导致难以完全掌握全矿通风系统的局面，进而影响到均压通风系统的日常管理工作。

3.煤矿孤岛工作面采空区防火通风技术要点

在应用防火通风技术时，应当先对煤矿孤岛工作面采空区的实际情况进行全面分析，对矿井通风方式、入风井数量、排风井情况、矿井总排风量、总需风风量、总入风风量以及风峒总风量等进行调查。更重要的是应当对工作面的状况进行调查，尤其要摸清采空区具体状况，结合工作面掘进期间漏风及外部风量补给情况进行有效管控。

3.1全矿通风模型的建立

在建立全矿通风模型时可以利用VentsimClassic3.9的升级版本Ventsim三维仿真系统，主要是因为这一系统不仅界面简洁，还具有十分逼真的通风过程模拟效果，其还可以与DXF文件互换。这一三维模拟系统不仅可以单独使用，还与其他软件具有较高的兼容性。在建立全矿通风模型时应当进一步构建和完善三维模型。比如，先利用AutoCAD软件处理煤矿采掘工程平面图，并绘制相应的巷道中线，以南山煤矿为例，其部分巷道中线图如图1所示[5]。在绘制完成整体巷道中线之后生成DXF文件，之后将其导入至Ventsim三维通风仿真软件，结合二维原始模型修改节点坐标，确保一一对应采掘工程平面图坐标。在设置独头巷道以及安设风门风窗之后，初步形成煤矿通风系统图相对应的三维通风模型图。使用精密数字气压计以及干湿温度计等测量和记录风压、温度、湿度等井下通风数据，以此为依据对通风阻力、绝对静压差以及巷道断面积进行计算。在计算不同巷道的关键值之后，再计算巷道摩擦阻力系数，将主要通风机数据、调整风门风窗、巷道摩擦力阻数以及巷道断面尺寸等数据输入到Ventsim三维通风仿真系统当中，经过调整和修正得到与煤矿实际通风系统相吻合的三维模型。

3.2构建完善的防灭火系统

构建合理完善的防灭火制度，是煤矿火灾预防的关键与核心，也可为煤矿生产的各个环节提供有效辅助。防灭火系统需要深入到煤矿生产的全过程，与各个系统联系起来。通过防灭火系统合理利用煤矿的各种技术和设施，合理部署煤矿工作人员，顺利推进灭火工作的开展，防止由于火灾事故对煤矿整体区域产生巨大影响，保护好煤矿资源，降低火灾的破坏范围。所以，煤矿的安全生产必须关注防灭火系统的构建，用完善的消防系统保障技术和人员的安全性，推动煤矿生产的有序进行[2-3]。

3.3合理优化消防喷淋系统

将矿区巷道供水干管与工作面巷道的消防喷淋系统连接起来，安装在工作面的进风巷或者运输巷，使用无缝钢管作为主要材料，用D108×5的管材布置工作面运输巷和进风巷管道。每50m设置一个消防点，每100m设置一个喷水点，将DN50三通阀和DN50×25变径快速接口设置在消防和喷水点上，将消防管道连接到冲洗管道。将雾化粉尘布置在工作面和重传点，在工作面的运输巷和进水巷中布置气流净化水幕，用喷雾的方式实现对空气的净化。此外，要保障入口水压在2.5MPa以上，将消防喷淋管引入上部巷道，将泄压阀安装在消防栓的分支处，保障压力低于0.6MPa。

3.4预防性灌浆技术

制浆是预防性灌浆技术的应用关键。在实际的煤矿防灭火作业环节，预防性灌浆技术的应用较为频繁，取得的效果也相对理想。但想要发挥出预防性灌浆技术的应有效用，还需要从制浆环节采取措施，做好基础的准备及处理。笔者就此开展了大量的工作实践，对制浆技术要点和流程进行总结，尝试实现预防煤矿采空区火灾，实现安全煤矿生产的目标[4]。

具体制浆要点及流程如下：第一，将黄土加入制浆机中，并在制浆机的进料口加入水，混合水与黄土，形成均匀的浆体。第二，过滤出大于15mm的大颗粒，在制浆机出口管中加入悬浮剂，混合浆体与悬浮剂。第三，使用过滤器过滤出浆液中大于8mm的大颗粒，保障浆液顺畅通过管道，将处理完毕的浆液流入缓冲罐，通过管道将浆液输送到井下。第四，使用矿用移动式防火灭火灌浆设备，将适合比例的胶结剂加入到泥浆中，然后借助预埋管道，将泥浆灌入到采空区中。第五，添加过胶结剂的泥浆，在短时间内能迅速变为流动性低的豆腐体。泥浆在压力作用下逐渐流入裂缝，逐渐失去流动性，实现防灭火的具体目标。通过预防性灌浆技术的合理应用，实现煤矿采空区的火灾预防目标，保障煤矿生产的安全性。

4.结语

综上所述，煤矿火灾会对煤矿安全开采产生巨大的威胁，不仅严重干扰煤矿开采工作的顺利进行，还会引发严重的安全事故，威胁采矿工作人员的生命安全，造成巨大的经济损失，因此有必要深入研究煤矿工作面防灭火技术。煤矿孤岛工作面采空区的存在进一步加大了煤矿火灾发生概率，在进行有效防范时主要可以采取通风模拟系统以及均压技术等，面对其应用过程存在的诸多问题，应当结合煤矿工作面采空区实际通风状况建立和完善Ventsim三维通风仿真系统及模型，结合工作面通风实验应用均压系统，保障煤矿开采的顺利进行以及保护煤矿工人生命安全。

5.参考文献

[1]金祥.液态二氧化碳在煤矿地下作业中防火应用分析[J].矿业装备,2021(5):12-13.

[2]张宝芸.煤矿“一通三防”工作中的风险分析与防范措施[J].矿业装备,2021(5):122-123.

[3]李瑞杰.煤矿一通三防安全管理评价系统研究与应用分析[J].矿业装备,2021(5):214-215.

[4]潘恩宝.煤矿井下综合防火技术的研究[J].山东煤炭科技,2021,39(2):112-114.