小西煤矿综采工作面通风系统优化

李伟龙

(山西阳城阳泰集团小西煤业有限公司，山西 晋城 048105)

1 工作面概述

山西阳城阳泰集团小西煤业有限公司3105工作面设计走向长度为860 m，倾向长度为190 m，工作面开采3#煤层，平均厚度为4.0 m，煤层倾角为2°～6°，煤层视密度为1.46 t/m3。

3#煤层无伪顶，直接顶主要以细粒砂岩、砂质泥岩，局部为粉砂质泥岩、泥岩或泥质粉砂岩为主，平均厚度为5.9 m，基本顶主要以灰色细粒砂岩、泥岩互层为主，平均厚度为7.45 m。

小西煤矿为煤与瓦斯突出矿井，回采区域内瓦斯含量预测等值线15 m3/t～19 m3/t，绝对瓦斯涌出量预测等值线>25 m3/min,回采区域内瓦斯压力等量线在0.92 MPa～1.13 MPa；3105综采工作面绝对瓦斯涌出量为9.50 m3/min，绝对二氧化碳涌出量为0.89 m3/min。

2 3105工作面通风现状

小西煤矿其它综采工作面一直沿用U型通风方式，但对于具有煤与瓦斯突出的3105工作面，在采用U型通风方式，即3105胶带进风顺槽为进风巷，3105轨道回风顺槽为回风巷，同时布置一条高抽巷，形成“U+I”型通风方式，从而便于工作面瓦斯治理。但是通过实际应用来看，传统的“U+I”型通风方式存在很多问题，主要表现在以下几方面：

1) 巷道掘进量大：采用“U+I”型通风方式时需施工一条高抽巷，高抽巷施工长度为860 m，巷道断面规格为宽×高=3.5 m×3.0 m；导致工作面巷道掘进工程量大，增加了工作面掘进成本费用。

2) 通风风阻大：采用“U+I”型通风方式时，工作面一条进风巷，两条回风巷，风流进入工作面后出现分流现象，分流后在两条回风巷内风压降低，导致回风流中风阻加大，出现回风不畅现象[1]。

3) 工作面漏风量大：工作面在进行U型通风时，在风压作用下新鲜风流从端头支架间隙处流入采空区，导致采空区漏风量大，出现工作面风流不足现象，同时采空区漏风造成采空区有害气体如一氧化碳、瓦斯等向采空区涌出[2]。

4) 上隅角瓦斯超限：采用U型通风时，在上隅角出现通风不畅现象，导致上隅角瓦斯积聚现象，影响工作面安全高效回采。

3 W型通风系统应用

3.1 W型通风系统可行性分析

综采工作面在回采期间采空区内瓦斯会形成三个赋存带，分别为漏风影响带、瓦斯滞留带以及压实积聚带；其中漏风影响带在工作面漏风作用下会将采空区内瓦斯带入工作面，而瓦斯滞留带、压实积聚带内瓦斯相对稳定，在不受老顶来压影响下不会进入工作面，所以漏风影响带范围直接影响采空区瓦斯涌出量[3]。

采用W型通风时工作面两边为进风巷、中部为回风巷，相比U型通风方式进回风压差相对减小，从减小了工作面漏风量，采空区内漏风影响带范围远小于U 型工作面，如第142页图1所示，所以W型通风方式对高瓦斯或煤与瓦斯突出工作面瓦斯治理具有重要意义[4]。

图1 综采工作面通风U型、W型通风系统示意图

3.2 W型通风布置方式

1) 优化后决定在工作面中部沿3#煤层底板掘进一条回风巷，巷道断面规格为宽×高=3.0 m×3.5 m，巷道顶板采用钢带、锚杆、锚索进行联合支护，两帮采用玻璃钢锚杆进行支护，回风巷超前应力区50 m范围内采用单体柱+π型顶梁加强支护，对于破碎区采用锚索吊棚联合支护。

2) 采用W型通风方式后取消原运输顺槽、回风顺槽高位裂隙带钻场，改为在回风巷内布置高位钻场，向采空区裂隙带进行瓦斯预抽。为了提高本煤层瓦斯抽采效率，在回风巷两帮分别向煤柱施工顺层瓦斯抽放钻孔，钻孔深度为100 m，钻孔布置距底板2.0 m处，钻孔间距为10 m，钻孔施工完后低钻孔内安装瓦斯抽放管路，并与回风巷内主管路连接，通过布置在采区临时瓦斯抽放泵站进行工作面煤层瓦斯预抽。

3.3 W型通风优点及缺点

1) 工作面采用U型通风方式时，在上隅角处负压相对较低，造成上隅角通风不畅现象，导致上隅角瓦斯超限；而采用W型通风方式时，工作面顺槽为进风巷，中部为回风巷，从而避免了上隅角瓦斯积聚现象[5]。

2) 采用W型通风时两条进风巷风量与U型通风单通道进风量相比风量相对较小，在配风量相同的情况下W型通风风阻仅为U型通风风阻的27%；但通风能力是U型通风能力的2倍～3倍，对工作面排瓦斯效果相对较好。

3) 采用W型通风时风压差较小，采空区漏风量小，采空区内漏风影响带长度不足U型通风的1/2，从而降低了采空区内有害气体向工作面涌出量，工作面在设计时可适当增加工作面长度，提高工作面产量。

4) W型通风方式与“U+I”型通风方式相比，由原来顶板岩巷掘进改为煤巷掘进，减少了岩巷掘进工程量，缩短了巷道掘进周期及支护成本费用。

5) W型通风方式在实际应用中还存在一些不足，主要表现在以下几方面：首先，采用W型通风时工作面回采期间回风巷压力显现严重，特别是超前应力区，应加强支护；其次，W型通风时在回风口出现风流斡旋现象，采煤机割煤至回风口粉尘浓度大，需对采煤机安装导向风障。

4 结语

山西阳城阳泰集团小西煤业有限公司针对传统综采工作面U型通风系统时出现上隅角瓦斯超限、采空区漏风量大、瓦斯治理效果差等技术部难题，提出了W型通风系统，通过在3105工作面实际应用效果来看，采用W型通风后避免了瓦斯积聚现象，降低了采空区瓦斯涌出量，保证了综采工作面安全高效回采，取得了显著应用成效。