Y型通风方式治理高产综采面瓦斯研究

刘春水

摘 要：随着矿井开采的延伸和采煤工作面机械化程度不断提高，采煤工作面“U”型和“U+L”型通风方式中，工作面的上隅角及回风巷瓦斯管理难度大幅度增加，制约着煤矿的安全生产。采煤工作面采用无煤柱开采沿空留巷布置，结合“Y”型通风方式，合理调配风量并进行综合瓦斯抽放，实践证明能从根本上解决上隅角及回风瓦斯管理困难的问题。

关键词：“Y”型通风；瓦斯治理；瓦斯抽采

一、Y型通风系统的特点

后退式采煤两进一回Y型通风系统，两条巷道进风，使通过工作面的风量相对减少，有助于防止工作面煤尘飞扬，改善工作面环境，减少采空区漏风和瓦斯涌出，从而具有防止工作面瓦斯积聚的作用。两进一回Y型通风系统的主进风通过工作面，稀释煤层瓦斯，并利用在采空区维护的回风巷，有控制地向采空区回风巷漏风，使采空区瓦斯直接进入回风巷，而副进风巷进风的作用在于驱散上隅角瓦斯积聚，并具有稀释回风巷瓦斯浓度的作用。Y型通风系统，其中一条巷道可专用作排瓦斯巷，巷道中无人员和设备，提高瓦斯允许浓度和风速，从而提高其通风能力。Y型通风系统由于其沿空留巷使采空区漏风方向改变，瓦斯随漏风直接涌向沿空回风巷，在防止上隅角瓦斯积聚和工作面瓦斯超限方面优于U型通风系统。

二、工作面“Y”型通风及沿空留巷技术

工作面运输巷和材料巷均为进风，运输巷主进风，材料巷辅助进风，回风从工作面沿运输巷采空区侧充填墙体作为留巷的回风联巷，进入采区回风巷（见图1），使工作面的上隅角处于进风侧，解决了上隅角瓦斯浓度超限问题。且工作面采用沿空留巷将工作面瓦斯封闭在闭合的区域内，并进行埋管抽放，使采空区瓦斯得到了有效的治理。

图1 1205“Y”通风系统示意

三、型通风系统风流及瓦斯分布规律

（一）两进一回Y型通风系统是治理工作面瓦斯，配合无煤柱开采最有效的通风系统之一，但其效果还取决于采场风流及瓦斯分布规律。该系统瓦斯流线是经采空区指向回风巷，即主进风流一部分沿工作面经采空区流入回风巷，从而导致采空区瓦斯浓度分布为：沿走向靠近采空区内部瓦斯浓度较大，沿倾向靠近沿空巷的瓦斯浓度较大，即瓦斯浓度梯度方向与流线方向基本一致，因此在压差及浓度梯度的共同作用下，采空区瓦斯较均匀地直接流向沿空回风巷，使工作面瓦斯浓度降低，避免了U型通风系统采空区瓦斯集中涌向工作面上隅角，經常引起瓦斯超限，严重影响正常生产。

（二）沿工作面风流方向，由于不断有风流进入采空区，所以工作面有效风量不断减少，距主进风巷40 m范围内风量下降较快，漏风率为10%左右，以后下降速度较慢，工作面漏风率为20%左右。瓦斯浓度及涌出量沿流程增加，其原因是风量减少，煤壁和落煤瓦斯涌出量增加。

（三）沿空巷内风流方向，距工作面30～ 40 m范围内是最大的漏风区域，瓦斯浓度、风量及瓦斯涌出量不断增加，且增加较快，40 m以外增加较平缓。

（四）采空区瓦斯涌出比率和漏风率与采煤方法、机械化程度有关。机械化程度越高，采空区瓦斯涌出比率越大，一般在40%～ 50%，高者可达60%～ 70%，漏风率一般为10%～ 30%巷旁支护质量直接关系到工作面漏风的大小，合理的漏风有利于防止上隅角瓦斯积聚，且工作面风量满足生产的要求。主、副进风量取决于工作面瓦斯涌出量、瓦斯涌出不均衡系数、采空区瓦斯涌出比率、煤壁及落煤涌出比率、采空区漏风率、通风方式系数等。主、副巷配风比随工作面漏风率减少而减少，随采空区瓦斯涌出比率增大而减少，与允许浓度和瓦斯涌出不均衡系数无关。

四、Y型通风系统通风能力和治理瓦斯的能力分析

对于一个具体的工作面来讲，当允许风速和主进风巷、副进风巷及沿空巷的断面积为定值时，其所通过的最大风量为定值，也就是说风流稀释排除瓦斯的能力也是有限的。若生产中工作面平均断面及其工作面进风巷断面积以10 m2计算，沿空留巷断面积也以10 m2计，按现行《煤矿安全规程》规定的允许最大风速为4 m/min计算，工作面Y型通风系统最大的通风能力为2 400 m3/min；若进风巷断面为12 m2时，最大通风能力将达到2 880 m3/min。若按现行《煤矿安全规程》规定的工作面和回风巷允许瓦斯浓度1.0%计算，工作面Y型通风系统治理瓦斯的最大能力24～ 28.8 m3/min。需指出的是：在进风巷道、回风巷道及工作面允许风速一致时，U型和Y型通风系统最大通风能力相同。因此，要提高Y型通风系统的通风能力，必须提高沿空回风巷的允许风速或预留较大的断面积，避免变形使通风能力下降。

但考虑到工作面的风流流向及瓦斯涌出分布规律，在回风隅角处，瓦斯最大允许浓度为1.5%，利用副进风巷的大部分风量来稀释上隅角处的瓦斯，同时考虑主、副进风巷配风比大约为3.5～ 3.7之间，而沿空留设的巷道内无任何设备和人员通过，只要在沿空巷的尾部有足够的新鲜风流掺入，可稀释该巷回出的风流与全风压巷道混合处的瓦斯浓度不超过1.5%，Y型通风系统解决瓦斯的能力就可达到29 m3以上。

五、结语

在高瓦斯矿井，工作面采用U型和U带尾巷型通风系统，难以满足高产高效的需要，其表现是工作面上隅角和回风巷瓦斯经常超限，影响正常生产。受瓦斯制约，单个综采工作面生产能力将不可能达到7 000～10 000 t/d高产高效的要求。超限问题最有效的通风系统，提高沿空留巷瓦斯允许浓度或风速，可提高综采面通风和治理瓦斯的能力，进而提高工作面的单产量，采空区瓦斯涌出率越大，Y型通风系统治理瓦斯效果越好。

参考文献

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