综采工作面通风系统优化及瓦斯治理技术

崔江峰

(阳泉煤业集团新景煤矿有限责任公司，山西 阳泉 045000)

引 言

U型通风系统在我国每类综采工作面中均被广泛应用，该通风系统具有通风线路短、风阻小、风量损失少等优点。但是，随着煤矿生产技术水平的提高，矿井内各类机械设备投入使用，综采工作面产量大大提升，工作面回采速度加快，造成工作面回采煤层瓦斯涌出量加大，瓦斯积聚现象严重，导致传统U型通风系统无法满足高产高效需求，所以，对于高瓦斯煤层回采时，采取合理有效的通风系统，对工作面安全高效回采具有重要意义。本文以新景煤矿8303工作面为例，为了解决工作面瓦斯超限现象，对工作面原通风系统进行优化[1-5]。

1 概述

阳泉煤业集团新景煤矿有限责任公司8303工作面位于525水平，工作面走向长1 011 m，倾斜长210 m，面积212 310 m2。本工作面井下位于佛洼8号煤采区东部，东为8302工作面(未掘)，南为太旧高速保护煤柱，西为8304工作面(未掘)，北为采区大巷。本工作面上覆3#煤层7205、7203工作面已采，上下其余煤层均未开采。

8303工作面回采煤层为8#煤层，煤层赋存稳定，结构简单，煤层以镜煤、亮煤为主，内生裂隙发育。本工作面煤层总厚1.50 m～2.28 m，平均厚度2.0 m，煤层结构为0.50(0.04)1.45，煤层倾角3°～11°，平均倾角6°，可采指数1，变异系数11.5%，储存稳定。8303工作面主要采用U型通风方式，工作面配风量为1 610 m3/min。根据通风部门提供资料，绝对涌出量为19.63 m3/min，相对涌出量为7.99 m3/t。

由于受通风系统、回采煤层赋存等影响，8303工作面在前期回采中煤层瓦斯涌出量较大，特别是工作面回采后采空区顶板垮落时，顶板裂隙带富含高浓度瓦斯涌入采空区，造成工作面上隅角瓦斯积聚现象严重，不利于工作面安全高效生产。

2 工作面通风系统优化

为了弥补8303工作面在前期回采中传统U型通风系统的不足，通过研究决定对工作面通风系统进行优化，采用偏Y型通风系统。

1) 由于8303回风顺槽与8304回风顺槽间隔煤柱宽度为20 m，所以通过调整通风系统将原8303回风顺槽改为辅助进行巷，8304回风顺槽作为8303工作面总回风巷。8303工作面为两条进风巷，并进行沿空留巷，从而实现偏“Y”型通风系统。

2) 首先在8303回风顺槽与8304回风顺槽之间施工通风横贯，横贯间距为50 m，横贯垂直顺槽布置；工作面在过横贯前需对工作面前方横贯进行密闭处理。

3) 当工作面过第一个横贯时及时打开密闭并安装调节控制风流，随着工作面推进，横贯与工作面之间进行沿空留巷维护，沿空留巷宽度及高度为3.0 m，留巷段位于采空区侧安装挡矸支架及风筒布进行挡矸阻风作用。

4) 工作面回采时新鲜风流分别从8303回风顺槽、运输顺槽进入工作面，然后沿沿空巷进入8304回风顺槽，最后进入总回风巷。

5) 当工作面回采至第二个通风横贯时，打开第二个通风横贯并安装调节，密闭第一个通风横贯，并对第一段沿空巷进行密闭，进行第二段沿空留巷施工，以此类推直至工作面回采结束。

3 裂隙带瓦斯抽采技术

为了避免工作面顶板裂隙带瓦斯随顶板垮落涌入采空区，决定采用高位钻孔进行裂隙带瓦斯抽采。

1) 为了不影响8303工作面正常回采，决定在8304回风顺槽布置高位钻场，钻场布置在8303回风顺槽与8304回风顺槽之间的煤柱上。

2) 钻场规格为4.0 m×4.0 m×2.0 m(长×深×高)，钻场施工完后及时对钻场煤壁及顶板进行支护，支护设计与原巷道支护设计相同。钻场布置间距为80 m。

3) 钻场施工完后在钻场位于工作面侧煤壁上施工高位裂隙钻孔，每个钻场布置3个钻孔(1#、2#、3#)，其中，1#钻孔深度为120 m，钻孔仰角5°，钻孔水平角为30°；2#钻孔深度为100 m，仰角为5°，水平角为20°；3#钻孔深度为90 m，仰角为5°，水平角为10°。如图1所示。

图1 8303工作面通风系统优化及裂隙带瓦斯抽放钻孔平面布置示意图

4) 高位钻孔施工完后对钻孔内安装瓦斯抽放管路，并与8404回风顺槽内主瓦斯抽放管路连接，利用盘区临时瓦斯抽放泵站进行瓦斯预抽，每个钻场瓦斯抽放时间不得低于10 d，当工作面回采至距钻场5.0 m时停止瓦斯抽采，进行下一个钻场瓦斯抽采施工。

4 结语

对8303工作面进行通风系统优化，以及建立合理有效的瓦斯抽采系统后，通过实际应用取得了显著应用成效：

1) 通过对8303工作面原U型通风系统进行优化，采用偏Y型通风系统后，解决了上隅角瓦斯超限现象，在风速不变的情况下，增加了工作面风量，降低了通风风阻；但是偏Y型通风系统需进行沿空留巷，增加了巷道维护成本费用，而且不利于采空区安全管理。

2) 通过对8303工作面采取邻巷布置高位钻场进行裂隙带瓦斯预抽，解决了顶板裂隙带瓦斯浓度高、导致顶板垮落后采空区瓦斯浓度高等技术难题，保证了工作面安全高效回采。

截止目前，8303工作面已回采到位，通过对工作面后期回采上隅角瓦斯及采空区瓦斯监测发现，通风系统优化后上隅角瓦斯浓度控制在0.2%以下，采取高位钻孔瓦斯预抽后，采空区瓦斯浓度控制在0.8%以下，取得了显著的实际应用成效。