1、1创新视角的地下煤矿坑道通风安全研究（1 皖北煤电五沟煤矿；2 皖北煤电临汾天煜能源恒?煤业） 【摘要】为了保证安全，在工程设计中，根据需要设置通风和排气通道。通风井就是排气设施中的一种。一般通风井是垂直向上的通道结构，就象“井”一般，所以称为通风井。通风井的一头连接地下建筑的空间，另一头开放于地面空间，通风井中装有一定规格的排风机，利用排风机的抽力和通风井的自然拉力，将地下建筑内的气体派放到大气中去。 【关键词】创新视角；地下煤矿；坑道通风；安全研究 1 选择抽放瓦斯方法的原则 选择矿井瓦斯抽放方法应根据矿井煤层赋存条件、瓦斯基础参数、瓦斯来源、巷道布置、抽放瓦斯目的及利用要求等因素确定，并
2、遵循以下原则： 1.1 选择的抽放瓦斯方法应适合煤层赋存状况、巷道布置、地质条件和开采技术条件。 1.2 应根据矿井瓦斯涌出来源及涌出量构成分析，有针对性地选择抽放瓦斯方法以提高瓦斯抽放效果。 1.3 抽放方法在满足矿井安全开采的前提下，还需满足开发利用瓦斯的需要。 1.4 巷道布置在满足瓦斯抽放的前提下，应尽可能利用生产巷道，以2减少抽放工程量。 1.5 选择的抽放方法应有利于抽放巷道的布置和维护。 1.6 选择的抽放方法应有利于提高瓦斯抽放效果，降低瓦斯抽放成本。1.7 抽放方法应有利于钻场、钻孔的施工和抽放系统管网的铺设，有利于增加钻孔的抽放时间。 2 抽放瓦斯方法选择 矿井范围内的地质
3、稳定的 3 煤从来没有发生过瓦斯突出，因此采取区域性瓦斯抽放措施已不需要，采取有针对性地对局部 3 煤地质构造带、局部厚煤处及瓦斯涌出量大的区域进行瓦斯抽放对矿井开采较为合适。根据以上情况，本矿决定选择局部瓦斯抽放的方法。矿井开采属 3 煤层，3 煤的地质构造较稳定，没有突出危险，选择拟定为在地质构造复杂时对3 煤实行煤层抽放的方法，采取“多打孔，严封孔，综合抽”的办法抽放瓦斯。布孔方式有以下几种介绍： 2.1 石门揭煤抽放 考虑局部抽放石门揭煤，抽放钻孔布置到石门揭煤周界外 58m 的煤层内，钻孔直径为 75100mm，钻孔孔底间距一般为 2m，抽放时间不少于 1 个月，在抽放控制范围内效检
4、h2 值200pa 以下，认为抽放防突有效。 穿层钻孔开孔在岩石段，封孔容易，不漏气，可延长钻孔服务时间，当抽放率达到 30%时，再进行揭煤，安全更有保障。矿井石门揭煤应优先考虑穿层预抽煤层瓦斯。 32.2 煤层巷道抽放： 2.2.1 掘进工作面先抽后掘 煤层掘进抽放为了消除煤与瓦斯突出内能，降低工作面瓦斯浓度，采取先抽放再掘进，称为先抽后掘防突措施。如煤厚 1.6m，倾角 60o，设计抽放半径 1.5m。在掘进工作面沿走向布置 5 个75mm 的钻孔，控制巷道轮廓线外 5m，一般孔深 2025m，再下套管封孔、抽放，为期不少于一星期。效检h2 值200Pa 时，认为抽放防突有效，可采取安全措
5、施，下达允掘距离，掘完为一个抽掘循环，依此反复进行。 为了保证抽掘循环的防突效果，要准备一个备用工作面，抽放施工与煤巷掘进互不干扰，互相配合，才能达到较好的安全经济效果。附：掘进抽放钻孔示意图。 2.2.2 掘进工作面边掘边抽： 在掘进工作面的巷道两帮，随着掘进巷道的推进，每隔 2030m 施工一个钻机窝，每个钻机窝内沿巷道掘进方向施工 23 个 2030m 深的钻孔。巷道内布置抽放钻孔，巷道两帮的钻孔距离巷道轮廓线不大于0.5m。做到巷道迎头方向不布置钻孔却在抽放控制范围之内。 2.3 边采边抽 抽放回采工作面前方卸压煤体的瓦斯及厚煤层分层开采时抽放未采分层卸压煤体的瓦斯，降低瓦斯压力，消除
6、煤与瓦斯突出，解决回采工作面瓦斯涌出量，减少风量，改善劳动环境条件。抽放布置在机风巷沿煤层平行打向下孔和向上孔，孔径75mm，孔长根据工作面长度定，一般为 30m。打完钻后立即封孔抽放 42.4 采空区抽放 本矿有 3、5 煤层可采，局部厚煤层一次性不了的情况下，采空区残煤的瓦斯会进入工作面上隅角，可以考虑进行采空区抽放，瓦斯抽放量也较大，但抽放浓度在 515%，处于瓦斯的爆炸范围内，工人在这种环境工作，很容易引起瓦斯爆炸等事故，故本设计暂不考虑采空区的瓦斯抽放。在开采深部煤层时，如果局部采空区达到瓦斯浓度时，矿方可根据实际情况在采空区进行布置埋管抽放，即预先将抽放管安装好，在采面推进过后，埋
7、入采空区的管路实施抽放，使上隅角瓦斯流向发生改变。本矿暂不考虑布置采空区抽放，待工作面布置出来后，根据开采情况，如需进行抽放，再制定相应的安全技术措施，方可进行采空区抽放。2.5、上隅角插管抽放 上隅角抽放瓦斯的主要原理是在工作面上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯形成紊流状态与空气充分混合，由抽放管路抽走，这可以避免因工作面上隅角处局部位置因风流不畅（或无风）引起的瓦斯超限，还可解决因漏风使采空区向上隅角涌出瓦斯造成的瓦斯超限。为操作方便，靠近采面上隅角段管路可采用 5m 长的钢丝软管与主抽放管路相连接，将钢丝软管的一端插入上隅角，为保证软管吸入口能放于上隅角的上部（上部瓦斯浓度较高） ，可
8、将抽放软管与木棒绑在一起（避免软管口下耷），用铁丝吊挂在支架上。为提高抽放浓度，上隅角处应采用挡风帘。随着工作面的推进，逐节回收主抽放管路，移动软管的连接，直至回采结5束。抽放软管伸入上隅角的长度及位置应根据实际抽放效果不断调整，得到合理的参数。但是，该抽放方法的采用必须是在有严密的组织、安全、施工措施，确保施工安全的前提下进行，否则不推荐使用。需要注意的是设计中的瓦斯抽放设计仅供矿井工程技术人员参考。 2.6、抽放孤岛的处理 采煤工作面不能实施平行钻孔，采用扇形布置抽放钻孔时、底板抽放巷布置抽放钻孔时等，都存在抽放不到位的孤岛。此时应测定钻孔方位及倾角，计算孤岛的大小。根据孤岛的面积和排放钻
9、孔的排放半径计算排放钻孔个数，采取均匀布置排放钻孔的方式对抽放孤岛进行处理。 3 基于 GIS 的矿井通风网络和安全性分析 矿井的煤炭开采方式采用地下开采，这个矿下面已经形成了一个复杂并连通的空间。这些空间包括采矿地点（工作面） 、每一种平巷和坑道。这些坑道的横断面有不同的形状和大小、各种各样的坡度和积分法。在该矿井下，这些坑道及相关设施构成了一个庞大的网络系统，即通风网络系统。在煤矿的生产过程中会产生大量像瓦斯一样有毒气体，这些有毒气体将滞留在该矿井的所有空间里如硐室、坑道、工作面等。为了在井下生产的安全性，这些有毒气体通过管道从地下空间排到地表，即排净瓦斯。这些用管道供气的坑道群也被称作为
10、由每一个坑道、结点（调节器）和通风设施构成井下通风网络系统。网络中的元素有各种参数，例如巷道的断面积、通风阻力、巷道坡度、巷道的支护方式、完整度、巷道用途等。 显然，由物质基础构成矿井的巷道系统支撑着矿山的生产，同时由矿井通风系统组成的网络保证了安全生产。该系统提供材料，矿6石，矿山人员的流通渠道。目前，这些数据可以与网络数据同步，成为GIS 空间分析的数据源。 【参考文献】 1 程磊，杨运良，熊亚选；基于人工神经网络的矿井通风系统评价研究J；中国安全科学学报；2005 年 05 期 2 李向阳；叶勇军；周星火；王汉青；铀矿井通风系统合理性灰色综合评价模型及应用J；中国安全科学学报；2006 年 08 期 3 高忠红；基于信息熵的矿井通风安全性评价系统研究与开发D；太原理工大学；2006 年 4 李思标；赵坡煤矿安全分析与评价D；山东科技大学；2006 年 5 曲荣飞；济宁三号煤矿通风系统优化的研究D；西安科技大学；2007 年
