权伟
内蒙古泊江海子煤矿 内蒙古鄂尔多斯 东胜区 017008
摘要：泊江海子矿氮气补偿均压通风防火技术主要运用于易自燃煤层工作面收作及封闭完毕；采空区冒落、矿压持续显现阶段。采用构建均压通风系统；采空区“三带”预埋氮管；工作面回撤支架通道构建氮气补偿均压气室方法，直接影响采空区内漏风通道压差的目的，从而达到防治自然发火的效果。
关键词：氮气补偿 均压通风 均压气室 防治自然发火
Abstract: the technology of nitrogen compensation and uniform pressure ventilation and fire prevention in Bojiang Haizi Mine is mainly used in the stage of collecting and closing the coal face with easy spontaneous combustion, and the caving and pressure of the goaf continue to appear. The purpose of constructing uniform pressure ventilation system ," three zones "pre-buried nitrogen pipe in goaf, and constructing nitrogen compensation equal pressure chamber method by withdrawing support passage in working face directly affect the pressure difference of air leakage passage in goaf, so as to achieve the effect of preventing spontaneous combustion.
Keywords: nitrogen compensation, uniform pressure ventilation, uniform pressure chamber to prevent spontaneous combustion
绪论：
泊江海子井田范围较大，煤炭资源储量丰富，可采煤层数量较多，开采条件较好，矿井设计生产能力3.00Mt/a，本矿井为低瓦斯矿井，采用中央并列式通风系统，抽出式通风方式，风机通风量为10170m3/min，负压为1030Pa。目前主采煤层为3-1煤。其煤层厚度为3.2～8.0m，平均为4.73m。自北向南逐渐变厚，属稳定煤层。
1.瓦斯：根据《地质勘探报告》及重庆煤科院对各可采煤层突出危险性鉴定报告资料分析，3-1煤层不具突出危险性，最大瓦斯含量0.33m3/t.daf，瓦斯分带以氮气带为主，夹有氮气-二氧化碳带。
2.爆炸性：煤尘3-1煤层的煤尘爆炸指数在30～40%，煤尘具有爆炸性。
3.自燃性：属于属Ⅰ类容易自燃煤层，最短自然发火期32天。
4.地温：根据工作面附近钻孔资料，钻孔300～700m，终点温度14.9～25.7oC，平均地温梯度1.23～1.58oC/100m，平均1.48oC/100m，属低温异常区。
煤层开采收作以来采用氮气补偿均压通风防火技术，有效杜绝工作面收作后至采空区动压结束期间煤炭自然发火事故的发生。
一、均压通风调节技术的应用
1.1技术说明
采煤工作面收作期间由于保留工作面回撤通道和采空区留有遗煤及煤柱，在收作线至采空区内10~80m氧气富集，产生的氧化热量不易扩散，且风流在收作线和采空区形成漏风通道，对处于氧化带的煤体形成“Ｏ”型持续供氧区域。该区域内因漏风通道发育，空间较大，风速较低约为0.02～0.05m/s处于通风散热平衡带。但因矿压、采空区冒落等因素影响往往导致漏风通道内风速低于0.02～0.05m/s，采空区内遗煤就具有聚热升温的危险，产生更多的CO等有毒有害气体。
因此减少采空区漏风量，使采空区两端的压差减小，缩小氧化带“Ｏ”型供氧区域，就可有效抑制采空区遗煤的自然发火。
目前泊江海子矿氮气补偿均压通风调节技术主要运用于工作面收作及封闭完毕采空区冒落、矿压持续显现阶段。此法直接影响采空区内漏风通道的压差，达到防治自然发火的效果。
1.2实例
一般采取在工作面主要进、回风巷道增阻法来达到采空区内部空气压差的均衡。泊江海子矿113102工作面收作至封闭期间采取回风侧增阻，进风侧设置控制风门，减少采空区漏风量,实现采空区均压通风目的。如下图：（外围构筑通风系统进行均压及埋设调节供氮管路）
二、注氮补偿均压技术的实现
2.1注氮设备及系统概况
泊江海子矿在工业场地回风立井东侧建制氮车间1座，内设DM-1200型矿用地面膜分离制氮装置3套，2套工作，1套备用。每套制氮设备配AED-220A型风冷式螺杆空压机2台，每台空压机配1台异步电动机（220kW、10kV）。每套制氮设备产氮量为1200m3/h，氮气纯度大于97%，输出压力0.1～0.8MPa。
敷设Φ219×10注氮管路沿回风立井入井，接引至收作工作面。
根据《泊江海子煤矿开采煤层最短自然发火期及标志性气体确定》报告，所采3-1煤层最短自然发火期为32天。
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2.2工作面回撤支架通道构建氮气补偿均压气室
分别在工作面回撤支架通道距胶运顺槽、辅运顺槽5m位置构建两道密闭，对工作面回撤支架后留有的采空区域巷道进行密闭，作为氮气补偿均压气室。（如图2）
2.3工作面预埋注氮管路距离的确定及布置
2.3.1
经实测氮管末端出口压力可达到0.4~0.5MPa，单管注氮流量最大为350~450m3/h，氮气喷射距离约5~8m。（氮气扩散半径如图2）
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2.3.2
根据主采3-1煤层收作期间预防自然发火“三带”的划分范围和出口氮气扩散半径，分别在工作面进风顺槽、回风顺槽各预敷设一路补偿注氮均压管路。
2.3.3
进风顺槽氮管出口位于工作面采空区切顶线以里55m采空区；回风顺槽氮管出口位于工作面采空区切顶线以里20m。收作线附近和密闭墙内管路采取花管连接以扩大氮气补偿半径范围。（如图2）
2.4.封闭墙外供氮管路安设调节注氮阀门
2.4.1供氮压力及供氮量的依据
在密闭墙外措施孔管设置调节注氮阀门以实现向采空区调节供氮量和供氮压力。供氮能力可下式计算：
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2.4.2根据墙口压差计变化利用阀门对均压气室进行供氮补偿。
三、补偿供氮量的效果评价
采用氮气补偿均压通风后改变采空区均压气室压差，采空区两端密闭均表现为出风状态，达到封堵漏风带，进一步实现均压通风防火的目的。
收作封闭至采空区矿压稳定期间均压通风效果与注氮补偿均压效果的对比。
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四、氮气补偿均压通风效果的总结
工作面收作期间采空区内存氧空间发育，通风均压效果不能有效均衡两巷压差导致漏风渗入采空区，对收作及封闭完毕采空区冒落、矿压持续显现阶段采空区防火产生较大影响。
采用氮气补偿均压通风方法对采空区构成以下影响：
1.改变采空区域漏风压差，减小漏风量。
2.惰化工作面回撤通道至采空区域氧化带含氧量。
3.实现对通风设施开关影响均压通风效果的补偿。
4.供氮量实现可调节化，直接影响采空区域自然发火指标的变化。
参考文献：
[1]MT-T 701-1997, 《煤矿用氮气防灭火技术规范》
[2]MT-T 626-1996，《矿井均压防灭火技术规范》
[3] GB 51078-2015, 《煤炭矿井设计防火规范》
作者简介：权伟，46岁，工程师，2010年毕业于安徽理工大学，矿井通风与安全专业。
工作单位：内蒙古泊江海子煤矿 地测通防部