国网能源和丰煤电有限公司沙吉海煤矿 新疆和布克赛尔
关键词：地表裂隙 采空区漏风 自然发火 安全生产
摘要:由于对沙吉海煤矿采空区与地表漏风测试，监测地表与井下采空区是否存在漏风通道，最大限度的控制消除漏风，防止井下采空区煤炭自然，确保矿井安全生产。
1 矿井概况
国网能源和丰煤电有限公司沙吉海煤矿属煤电一体化项目，位于新疆和什托洛盖特大型煤田内，地处克拉玛依、塔城、阿勒泰三地市交界处，行政区域隶属和布克赛尔蒙古自治县，西邻217国道、奎-阿高速公路，南靠自治区和丰工业园，奎北铁路东西横穿矿区南部，并临近750kV电网远期规划的通道走廊，是北疆地区重要的能源支撑点。
根据已批复的和什托洛盖矿区总体规划，依托矿区内丰富的煤炭资源，规划建设3对矿井，总体产能为1040万吨/年（1#矿井为500万吨/年、2#矿井240万吨/年、3#矿井300万吨/年）。目前已建成投产的1#矿井设计生产能力500万吨/年，井田面积为44km2，可采储量为4.7亿吨，设计采用两斜井一立井的综合开拓方式，首采区为上山布置双翼开采（当前首采B10煤层），主运输采用胶带运输机，辅助运输为轨道运输，通风为中央分列式。沙吉海煤矿首采区布置在三采区，采用上山布置双翼开采，设计首采煤层为赋存稳定、围岩条件较好的B10煤层，采煤方法为走向长壁后退式采煤法，顶板管理采用全部垮落法，采煤工艺为综合机械化放顶煤开采。B10煤层厚度为3.97m～7.98m，平均厚度6.8m，煤层为Ⅰ类容易自燃煤层，最短自然发火期为45d。
沙吉海煤矿现井下生产工作面为B1003W03综放工作面（以下简称W03工作面），该工作面位于井田的中北部，为三采区第三个回采工作面，B1003W01和B1003E02工作面已经回采完毕，其中W01与W03工作面均位于井田西翼，两者相隔30m煤柱。矿井工作面对应地表均为丘陵山地，地表海拔高度在+845～+900m之间，W01工作面井下标高+550～+590m之间，W01工作面于2017年回采完毕；W03工作面井下标高+586m～+666m。
2 地表漏风理论分析与测定
根据煤自燃理论，自燃火灾的发生、发展都与漏风供氧有关，火与风是相辅相成的关系。对于井工煤矿，采煤工作面和井下密闭都是主要的漏风区域之一，垮落带和断裂带是采空区漏风的主要流动区域，也是地表新鲜风流或地表浅部火区有害气体向工作面漏风的主要通道。沙吉海煤矿采煤工作面采出厚度大，W01工作面回采结束时间长，其密闭墙受W03工作面开采扰动影响，在矿压作用下难免有裂隙出现，若未及时喷涂堵漏，在矿井负压、自然风压等共同影响下，地表漏风可能通过密闭墙漏入井下，给回采工作面及密闭内采空区防灭火工作带来极大影响。利用SF6示踪气体进行漏风测定，根据测定结果有针对性的制定堵漏风技术措施，最大限度的消除或控制漏风，能为井下煤自燃防治创造有利条件。本次主要针对W01工作面采空区与地表漏风情况进行测定。
2.1 SF6漏风检测技术简介
2.1.1 SF6示踪气体简介
SF6气体常态下是一种无色、无味、无嗅、无毒的非燃烧性气体，分子量146.06，密度6.139g/l，约为空气的5倍，是已知化学安定性最好的物质之一，其惰性与氮气相似。它具有极好的热稳定性，纯态下即使在500℃以上也不分解。SF6具有卓越的电绝缘性和灭弧特性。SF6的熔点为-50.8℃。它的物理活性大，在扰动的空气中可以迅速混合而均匀地分布在检测空间中，这种气体不溶于水，无沉降，不凝结，不为井下物料表面所吸附，不与碱起作用，是一种良好的负电性气体。除此之外，SF6的检出灵敏度高，使用带电子捕获器的气相色谱仪或SF6检测仪均可有效地检出（检测精度可达8×10-12）。SF6气体在大气与矿井环境中的本原含量极低，约为10-14~10-16g/mL。因此SF6是煤矿井下漏风检测中最为理想的示踪剂，可以检测漏风的通道、方向、风速、风量等。
2.1.2 检测原理及仪器
SF6示踪气体检测技术一般由释放、取样、分析和资料整理与判断等程序组成。在需要检测的井巷风流中，在漏风源（能位高处）处连续稳定地释放一定量的SF6气体，同时在漏风汇（能位低处）处取样分析，根据气样分析仪器分析结果中是否含有SF6气体，推判有无漏风及漏风方向和漏风风速的大小，从而找出漏风通道，分析漏风规律。检测需要的SF6示踪气体释放装置和分析仪器：
① 释放装置基本组成
SF6示踪气体释放装置应能保证SF6示踪气体连续稳定的释放，释放量可灵活调节。SF6示踪气体释放装置由钢瓶、一级减压阀、二级减压阀、稳流阀和流量计等组成（见图2.1）。
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图1.1 SF6示踪气体释放装置示意图
②SF6示踪气体分析仪器
SF6示踪气体的分析仪器有采用SF6示踪气体检漏仪和气象色谱仪。
2.1.3 SF6气体释放量
释放SF6之前正确估算其释放量有着重要意义。如果释放量不足，会使某些处于漏风状态的密闭接收不到释放出的SF6气体，使漏风检测出现明显的遗漏，影响确定漏风通道和计算工作的准确性。如果释放量过大，不仅形成浪费而且会污染井下环境，提高了井下本底浓度，在很长一段时间内不能充分排放出所释放的SF6气体，致使以后的测试工作不能在短期内进行，影响漏风检测进度。每次释放量可用下式估算：
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式中
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—SF6示踪气体的连续定量释放量，m3/min；
K—考虑示踪气体在采空区内滞留和其它漏风影响的系数，取值1.3~2；
C—预定风流中SF6示踪气体的最小浓度，取值10-5；
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—通过被测井巷的风量，m3/min。