低瓦斯矿井15号煤综采工作面通风方式的选用

晋新林

（山西晋城煤业集团古书院矿，山西晋城 048000）

低瓦斯矿井15号煤综采工作面通风方式的选用

晋新林

（山西晋城煤业集团古书院矿，山西晋城 048000）

总结和分析在低瓦斯矿井中开采3号和9号煤时，综采工作面采用一进一回通风方式的实践经验，确定15号煤综采工作面应选用二进一回的通风方式。并经理论论证和实践检验，都证明了二进一回的通风方式比一进一回通风方式更能有效地解决工作面上隅角瓦斯，为15号煤综采工作面的安全生产提供了保障。

低瓦斯;通风方式;上隅角

Selection of Ventilation Mode 15th Full-mechanized Mining Face in Mine with Low Methane Content

1 问题的引出

古书院矿是低瓦斯矿井，开采3号煤时，综采工作面选用的是一进一回的通风方式，即常用的U型通风系统，风排瓦斯。虽然工作面的配风量能够满足风速及气候条件，稀释并排放生产过程中的瓦斯和粉尘，却不能很好地解决工作面上隅角瓦斯浓度时常超限的问题。造成这种现象的原因:一是工作面的风流流经此处风速低、风量小，不足以将积聚的瓦斯浓度稀释和排放;二是风流理论造成的采空区漏风流场也易于引起该处的瓦斯积聚。15号煤层顶板距3号煤层底板80～90m，瓦斯随深度的增加而增加，故在15号煤的综采工作面不宜再选用一进一回的通风方式。

开采9号煤时，综采工作面选用的也是一进一回的通风方式，解决工作面回风隅角瓦斯采用的是风排加钻孔抽放相结合的综合措施，效果显著。15号煤综采工作面若要实施钻孔抽放，一是依据9号煤钻孔抽放经验，其终孔位应打在顶板裂隙带中，在辽宁工程技术大学“古书院矿15号煤坚硬顶板的裂隙发育规律及三带分布研究”课题结论中的顶板裂隙带高度为27.6～39.8m，而15号煤顶板距9号煤底板30m左右 （9号煤顶板距3号煤底板50m左右），打钻孔抽放的主要是9号煤采空区的瓦斯，解决15号煤采空区的瓦斯很微弱;二是15号煤顶板是9m左右坚硬的K1灰岩，设钻场、打钻孔、顶板垮落以及形成裂隙都比9号煤要困难很多 （9号煤顶板是K4灰岩，虽也坚硬，但厚度仅有2m左右，打钻孔、顶板垮落以及形成裂隙相对容易）。故在15号煤综采工作面也不宜沿用风排加钻孔抽放相结合的综合措施解决瓦斯问题。

综上所述，只能在除U型通风以外的通风方式中择优选用15号煤综采工作面的通风方式。

2 通风方式的选择

生产矿井的综采工作面除一进一回U型通风方式外，常用的通风方式中还有二进一回、一进二回和二进二回等。本着科学、安全、经济、适用、有效的原则，结合15号煤的地质资料，统筹兼顾，认真比较，选用二进一回的通风方式既符合要求，又合理、稳定、可靠，见图1所示。

图1 二进一回通风方式暨采空区瓦斯流场

二进一回通风方式是在综采工作面布置2条进风巷道，一条作辅进风巷 （布置机电设备、管路等），另一条作主进风巷 （运输煤炭等），作辅进风的巷道在采空区的部分要变为回风巷 （靠在工作面支架后的巷道旁打木垛留设。断面的大小，可根据工作面的配风量和通过的最高允许风速进行计算，应大于4.0m2），利用联络巷与回风巷道沟通（两联络巷之间的距离可根据掘进和顶板情况确定，一般80m左右）形成全风压风流系统。回风巷道专用，无设备布置，极大地提高了回风巷道的安全性。

依据工作面回采过后采空区形成U型漏风带的特征和风流总是由高压能流向低压能的理论，在二进一回的通风方式中，通过工作面的风量在矿井通风动力作用下在低压能点的回风联络巷处 （而U型通风是在回风隅角处）汇集，工作面上隅角处形成风流通路，不会再造成此处瓦斯的积聚。在实施过程中，只要认真调控2条进风巷道的风量分配，就能够有效地减少工作面的瓦斯积聚，也能够有效地解决工作面上隅角瓦斯浓度的超限问题。

3 两种通风方式的比较

二进一回的通风方式，表面看多打了1条巷道，实际上留设和维护好，完全可以继续为下个工作面服务。主要缺点是在采空区留设这段 （条）巷道时的支护用料多、工序多、维护工作量较大。

一进一回的通风方式巷道布置简单，便于维护。由于其风流流场的特殊性，瓦斯极易在工作面上隅角发生积聚，经常造成此处瓦斯浓度的超限，给工作面的安全生产带来严重隐患，见图2。

图2 一进一回通风方式暨采空区瓦斯流场

与一进一回的通风方式相比，二进一回的通风方式主要有以下优点:

（1）工作面瓦斯在矿井通风动力作用下呈三角形状流入回风巷中，改变风流方向，能有效地解决工作面上隅角瓦斯积聚造成的浓度超限问题。

（2）作业人员和机电设备等都在进风风流中，作业环境得到改善。

（3）工作面的风量相对增加，风排瓦斯能力提高。

（4）便于对工作面气候条件的调节。

4 现场实施

4.1 效果检验

15号煤采用二进一回的通风方式已回采了2个综采工作面 （151302和151306），还有2个综采工作面 （152307和151305）正在回采。从现场实施情况看，当日产原煤量达到6000t以上 （切眼长180m、采高2.1m、循环进度0.6m）和在通风困难时期 （两联络巷之间的最长距离），工作面上隅角的瓦斯浓度从未达到过1.0%，经常在0.2%～0.5%左右。当工作面顶板初次垮落 （30～50m）或顶板周期来压 （60m以后）时，瓦斯浓度时有超过0.5%。工作面总的瓦斯涌出量为2.0～4.0m3/min（主进风量700m3/min左右，辅进风量200m3/min左右，回风风量900m3/min以上）。这充分证明了二进一回的通风方式对解决15号煤综采工作面上隅角瓦斯浓度超限问题的效果是明显的。生产期间没有因瓦斯问题而制约生产，保证了工作面的安全稳产和高产高效。

当工作面顶板初次垮落 （30～50m）前，需要解决采空区的大量漏风和工作面后半部的微风及瓦斯问题，需要将上联络巷 （以工作面支架为界，未进入或正在进入的联络巷为上联络巷，已进入采空区的为下联络巷，即回风联络巷，以下同，以此类推）闭墙临时打开，并调控上、下2个联络巷的风量，形成2个联络巷均回风的临时通风系统以解决出现的通风和瓦斯问题。当顶板垮落，立即封闭上联络巷，恢复正常的通风系统。

4.2 联络巷管理

正常的通风系统是已进入采空区的下联络巷作回风联络巷，未进入的上联络巷是封闭的。当工作面的支架尾端推过上联络巷中线2m时，立即组织力量拆除此联络巷的密闭墙作新的回风联络巷，同时封闭不再作回风用的下联络巷。专用回风巷内留下的盲巷，只需在新的回风联络巷口以里施工临时密闭墙封闭即可 （两处封闭应编制专项措施，利用局部通风机通风施工）。

5 建议

（1）有条件的矿井可将专用回风巷形成全风压通风巷道 （见图3），回风联络巷施工闭墙不再利用局部通风机通风，并能合理调风稀释回风巷的瓦斯浓度，提高煤炭产量。

（2）工作面支架后面的木垛必须连成整体，稳固有力，并在其旁支设有力的戗柱，加强支护，以防来压推移缩减留设的断面，降低通过的风量，影响风排瓦斯。建议在辅进风巷内靠工作面侧一定距离的顶板上采取打眼爆震裂隙和增打钢带、锚杆和锚索联合支护的措施 （需具体的实施措施），实施切顶和释压，既可保护支架后面的木垛不被推移或压坏，保证断面，又可减少留设巷道的支护材料数量和专用回风巷道的维护量。

（3）由于顶板坚硬不宜垮塌，必须对顶板实施弱化处理，在切眼和两巷打深眼爆破，强迫顶板垮塌，降低顶板突然来压垮塌造成的瓦斯涌出量增加的强度。

图3 专用回风巷全风压风流方向

6 结论

从理论分析、论证和实践检验，都证明在二进一回通风方式中，工作面风流及采空区漏风流所携带的瓦斯全部汇入到留设的回风巷内，不再流向工作面上隅角。有效地解决了一进一回通风方式（无法采取抽放措施情况下）工作面上隅角瓦斯浓度时常超限的问题，风排瓦斯的能力明显提高，消除了隐患，而且调节了工作面气候条件，改善了作业环境，为15号煤综采工作面的安全生产提供了保障，为实现稳产高产高效提供了保证。

TD712.5 4

B

1006-6225（2012）02-0032-02

2011－11－17

晋新林 （1963－），男，山西泽州人，高级工程师，古书院矿总工程师。

［责任编辑:周景林］

综 述