沿空留巷工作面通风技术研究

韩海军

（山西省泽州县能源局，山西 晋城 048000）

引言

沿空留巷技术由于未留设保护煤柱，不仅可减少巷道掘进工程量、降低掘进成本，而且在提高煤炭资源采收率方面有显著的促进意义[1-3]。采用沿空留巷技术将上个采面巷道保留下来作为后续接替采面进风、回风巷使用，沿空留巷巷道通风风量以及选用的通风方式会影响采空区内氧气浓度、温度等环境参数[4-5]。根据已有资料显示，矿井多数生产安全事故与采空区存在关联，现场实践、理论研究成果均表明选用合理的通风方式是降低矿井采空区灾害的主要途径之一[6-8]。文中就以山西某矿15305 沿空留巷工作面为工程研究对象，对采取的通风技术进行分析，以期为其他矿井通风工作开展提供经验借鉴。

1 工程概况

山西某矿15305 工作面位于南翼三采区，采面西为采区系统巷道，东侧为采区保护煤柱，南侧为实体煤，北侧为邻近的15303 采空区。15305 工作面回采15#煤层，上覆43m 为已回采完毕的9#煤层采空区，层间岩性以泥岩、砂质泥岩以及粉砂岩为主，经过前期勘察，上覆9#煤层采空区无积水，15305工作面回采期间不受上覆采空区积水影响。矿井采用中央并列式通风，地面回风井布置2 台轴流式通风机（型号FBCDZNo.22/250×2），2 台通风机型号、功率完全一样，具体通风机技术参数如表1 所示。按照各部位功能，可将主要通风机结构划分为扩散器、工作叶片、集风器、动轮、流线体、机壳以及整流器等部分构成。

表1 主要通风机技术参数

15305 工作面设计推进长度1980m，采面斜长220 m，回采的15#煤层厚度均值3.2m，倾角5°，煤层赋存稳定。采用使用的综采设备包括有：MG-500/1140-GWD 采煤机、SGZ-900/1050 刮板机、ZY8000/25/50 液压支架等。15#煤层不具有爆炸危险性，瓦斯原始含量为7.5m3/t，煤层自燃发火倾向性为II 类。15305 工作面采用切顶卸压留巷技术将15303 工作面回风巷保留下来作为采面运输巷（进风）使用，切顶卸压留巷段围岩采用锚网索支护工艺，具体支护断面，如图1 所示。

图1 留巷段围岩支护断面（单位：mm）

2 采面通风方式确定

2.1 通风方式确定

15305 工作面采用切顶卸压留巷，使得采面通风由一进一回（U 型）变为一进多回或者多进一回方式。留巷工作面通风方式包括有Y 型、W 型，由于采面所处采区巷道采用集中布置方式，因此留巷工作面不具备有Y 型通风条件。根据采面回采期间瓦斯涌出情况分析，当通风采用两进一回方式时，采面通风风量便于调节，且回风隅角处于开放状态，不会出现瓦斯集聚问题；当采用一进两回通风方式时，回采工作面通风风流漏风量较大，会导致采空区内高浓度瓦斯外溢量增加且增大采空区内遗煤自燃风险，恶化工作面生产条件。因此在15305 工作面采用切顶卸压留巷时推荐使用两进一回W 型通风方式。

2.2 两进一回通风方式应用考察

采用两进一回W 型通风方式时采用束管对采空区漏风情况以及有害气体外溢情况进行监测。在采面通风时，两条进风巷按照1∶1、1∶1.5、1∶2 配风比例时，回采工作两端风压压差分别为24 Pa、22.5 Pa 以及20.6 Pa，采空区内漏风量分别为0.136 m3/s、0.144 m3/s、0.112 m3/s。采面回采时采空区漏风与两侧风压差有关，而采空区漏风是导致采空区遗煤自燃发火主要诱因，采面两条进风巷按照1∶2 配风时采面两端风压差较小且漏风量也最低，因此采面通风时配风按照1∶2 进行。

掌握采空区内自燃三带分布情况，可便于指导后续防灭火工作开展，对预防采空区遗煤自燃发火以及保障采面生产安全等方面具有重要指导作用。矿井采空区三带划分依靠氧气浓度确定，氧气浓度＞18%、介于18～7%、＜7%时分别为散热带、氧化带以及窒息带。依据矿井已有的束管监测系统对采空区三带进行划分，在采面留巷段间隔50 m 布置2趟束管监测路线，2 趟束管监测探头间隔25 m、探头埋入到采空区内深度为30 m，以便实现采空区内氧气浓度监测。具体采空区内束管布置，如图2 所示。

图2 采面通风及束管探头布置示意图

15305 工作面累积推进约280 m，随着采面推进采空区顶板逐步垮落，采空区深度漏风量呈降低趋势，具体束管监测得到的采空区氧气浓度分布情况，如表2 所示。依据表2 监测结果确定采面采空区三带分布情况，具体如图3-1 所示。

表2 束管监测结果

矿井15#煤层其他采用U 通风工作面的采空区三带分布监测情况如图3-2 所示，对比图3-1 及图3-2 得出，切顶留巷工作面采用两进一回W 型通风方式时，由于采空区内漏风量较小从而使得采空区内氧化带、散热带分布范围有效减少，通过W 通风可降低采空区内遗煤自燃危险性。

图3 采面采空区三带分布示意图

2.3 现场通风效果分析

15305 工作面用W 型通风（两进一回）方式后，采面两端风压较小，采空区漏风量较小，采空区内遗煤自燃发火危险性较低，可提高采面安全生产保障能力；同时采面回风隅角位置不会出现瓦斯集聚，可有效防止瓦斯集聚导致的瓦斯超限或者瓦斯爆炸等事故。

3 结语

1）15305 工作面采用切顶卸压留巷技术，根据采面现场情况以及采区巷道布置，提出采用两进一回W 型通风方式。对采面进风巷配风情况进行分析，发现两条进风巷按照1∶2 配风时采面两端风压差较小且采空区漏风量较低，可有效抑制采空区内遗煤自燃。

2）采用束管监测系统对采面采用两进一回W型通风方式时采空区自燃三带分布情况进行分析，发现采空区内氧化带、散热带分布范围明显小于U型通风，更有利于采空区内遗煤自燃发火防治。

3）采用两进一回W 型通风方式时，回风隅角位置不会出现瓦斯集聚，从而有效降低采空区瓦斯外溢或者回风隅角瓦斯集聚导致的瓦斯超限或者瓦斯爆炸等安全风险，可显著提高矿井安全生产保障能力。