近距离高瓦斯低渗透率煤层组“UL”型通风方式研究

聂万利

（1.中国矿业大学矿业工程学院，江苏 徐州 221116；2.山西金地煤焦有限公司，山西 太原 030006）

建设高产高效本质安全型现代化矿井是现在煤矿建设所追求的目标。采用新的开采工艺和新的技术装备，应用新的监控设施和新的科学管理技术，大幅度提高工作面单产，实现生产高度集中化，是矿井达到高产量、高效率、高效益的本质安全状态，是建设高产高效本质安全型现代化矿井的必由之路。新一代重型化、大功率采、掘、运设备的问世与应用，使高产高效本质安全型矿井建设成为可能[1～4]。开采近距离具有煤层自燃倾向低渗透率薄煤层组的高瓦斯矿井，瓦斯灾害威胁着高产高效本质安全型矿井的建设，因此，选择一种科学合理的通风方式至关重要。

1 工作面生产特点

开采近距离具有煤层自燃倾向低渗透率薄煤层组的高瓦斯矿井工作面，本煤层瓦斯量大，且临近层瓦斯大量向工作面涌入。煤层厚度小、采高低，工作面有效通风断面小，受工作面最大风速限制、工作面允许配风量小。为保证工作面配风量，工作面上下进回风压差较大，也造成工作面采空区瓦斯向采面涌出量加大，且不利于防止煤层自燃和工作面降尘。开采近距离具有煤层自燃倾向低渗透率薄煤层组的高瓦斯矿井工作面通风难题，成为开采近距离具有煤层自燃倾向低渗透率薄煤层组的高瓦斯矿井建设高产高效本质安全型矿井的瓶颈，给开采近距离具有煤层自燃倾向低渗透率薄煤层组的高瓦斯矿井通风设计提出了新的课题。

2 矿井通风方式研究

高产高效工作面的瓦斯涌出规律为：高产高效工作面的瓦斯涌出量除了与煤层瓦斯含量、开采顺序等有关外，还与煤层开发强度有很大的关系。由于工作面回采而涌出的瓦斯，一部分来自本煤层，这部分与煤层瓦斯赋存条件有关，它的涌出量由于采煤工艺的不同而有较大的变化，本煤层绝对瓦斯涌出量，随日产量的增加而呈线性增长趋势，相对瓦斯涌出量则与产量呈幂函数关系减小；另一部分来自于受采动影响的邻近煤层与围岩，一般来说，在一定的地质条件下，邻近层瓦斯排放程度随层间距加大而减小，随开采强度的加大而加大[5]。

根据高产高效工作面的开采特点及瓦斯涌出规律，高产高效薄煤层工作面因产量的增加，工作面绝对瓦斯涌出量也必然增加，所以高产高效综采工作面的瓦斯治理必须在对其瓦斯进行充分抽采的前提下，采取切实有效的通风方式，彻底解决瓦斯隐患[6]。

我国高产高效的矿井一般以低瓦斯矿井为主，主要采取的通风方式有“U”型、“W”型和“Y”型，下面就这3种不同的通风方式作简要分析：

（1）“U”型通风方式：是最普通的通风方式，其最大的缺点是风流在工作面回风隅角形成涡流区，容易造成瓦斯集聚。采空区高浓度瓦斯和涡流区集聚的瓦斯通过扩散和漏风风流的作用向回风隅角涌出，而且受回风隅角顶板垮落影响瓦斯涌出极不稳定，容易造成工作面回风隅角瓦斯超限，这样不但限制了工作面高产高效，且极易造成瓦斯事故。临近层、采空区抽放场地受限制，受工作面通风断面限制工作面通风能力小，存在煤柱损失[7]。

（2）“W”型通风方式：工作面通风能力大，一进两回时同“U”型通风方式一样容易造成工作面上回风隅角瓦斯超限。不管一进两回还是两进一回工作面都存在下行风，不适合有突出危险的矿井，临近层、采空区抽放场地受限制。3条巷道工作面掘进工程量大，存在煤柱损失。

（3）“Y”型通风方式：可有效地解决工作面上隅角瓦斯超限问题，且可实现无煤柱顺序接替，回风尾巷可作为临近层、采空区抽放场地。但回风尾巷需要沿空留巷，沿空留巷工艺复杂，且巷道断面有时很难保证，巷道维护工作量大。受沿空留巷断面限制，工作面通风能力也不大。当工作面下行顺序接替时，工作面下行风，不适合有突出危险的矿井。沿空留巷漏风对防止煤层自燃不利。

3 “UL”型通风方式

3.1 “UL”型通风方式概念

见图1的“UL”型通风方式图。工作面通风由两条进风巷1S、2S和一条回风巷3S组成。进风巷2S与回风巷3S之间留4～5 m小煤柱，沿巷道方向每隔30～50 m做一连接横贯，其中上一工作面的回风巷3S保留，作为下一工作面的进风巷1S，在进风巷2S外口布置一局扇，风筒通过连接横贯从进风巷2S过渡到回风巷3S向回风巷3S里面送风。靠进风巷2S与回风巷3S之间连接横贯的调节风窗调节过风量，控制工作面乏风从工作面前后最靠近工作面的两个连接横贯流向回风巷3S，保证采空区瓦斯不流向工作面。

图1“UL”型通风方式

3.2 “UL”型通风方式优缺点

3.2.1 优点分析

（1）可防止采空区瓦斯向工作面涌出，且两进一回工作面通风能力较大。

（2）可有效地解决工作面上隅角瓦斯超限问题。

（3）相对于“Y”型通风有利于防止煤层自燃。

（4）专用回风巷3S可作为临近层、采空区抽放场地，特别有利于抽采顶底板卸压瓦斯和采空区瓦斯。

（5）进风巷2S和回风巷3S双巷掘进，很好地解决了大走向工作面掘进通风难题。

（6）相对于“Y”型通风省去了复杂的沿空留巷工艺。

（7）一个采面新掘两条巷道，掘进工程量不大。

（8）进风巷2S与回风巷3S之间留4～5 m小煤柱，煤柱损失小，缩小了临近层之间应力集中的影响。

3.2.2 缺点分析

（1）受工作面通风断面影响，工作面通风能力也受到一定限制。

（2）首采工作面需要掘进3条巷道，相对于“U”型通风方式增加了进风巷2S与回风巷3S之间联结横贯的掘进工程量。

（3）当工作面下行顺序接替时，工作面下行风，不适合有突出危险的矿井。

（4）专用回风巷3S与进风巷2S之间有煤柱损失。

（5）专用回风巷3S受多次动压影响。

4 结论

（1）采用“UL”型通风方式在开采高瓦斯矿井近距离具有煤层自燃倾向低渗透率薄煤层组中，针对性地解决这一特殊煤层赋存条件下的通风难题，为在复杂煤层赋存条件下实现矿井的高产高效奠定了基础。

（2）“UL”型通风方式的成功应用为在该复杂煤层赋存条件下采煤提供了丰富的技术和实践经验，也带来了良好的技术和经济效益。

[1]张宝明，陈炎光.中国煤矿高产高效技术.中国矿业大学出版社，2001.

[2]袁汉春.国内外高产高效矿井现状及展望[J].煤，1998，7（6）：14-17.

[3]王亮.高产高效矿井建设与管理模式研究[D].太原：太原理工大学，2004.

[4]王显政.加快高产高效矿井建设 促进煤炭工业经济增长方式的转变[J].煤炭科学技术，1997，25（1）：1-6.

[5]吕绍林，刘明举.低瓦斯矿井高产高效工作面瓦斯涌出规律[J].焦作工学院学报，1996-5.

[6]柴久茂.浅析高瓦斯矿井的瓦斯综合治理技术.煤炭科学技术，2004-10.

[7]李秀琴，胡永忠，肖代兵.薄煤层高瓦斯矿井高产高效工作面通风方式——“双U”型通风方式的探讨.地下空间与工程学报，2006-5.