“Y”和“U＋L”型通風的安全、可行性探析

張文華

（山西呂梁煤炭運銷公司，山西 孝義 032300）

引言

當今煤礦壁式回采工作面采用的通風方式有“U”、“Y”、“W”、“Z”、“U＋L”型等，對于為消除回采工作面上隅角瓦斯積聚的問題而采用的“Y”和“U＋L”型通風方式來說，回采工作面上隅角的瓦斯—工作面落山—尾巷—采區回風—回風大巷—排出地面，消除了“U”型通風方式所存有的上隅角瓦斯積聚情況，然而將大量的回采工作面和落山瓦斯排至尾巷后，尾巷內瓦斯量增加了，事故發生機率增大了［1］。《煤礦安全規程》規定尾巷內瓦斯濃度最大可控制在2.5%以下，超過了撤人界限1.5%濃度的1%，若再有超限增加，即可達到燃燒濃度。在實際的采煤作業中，時常有超過2.5%情況出現，如在采煤機割煤時，瞬間就會有大量瓦斯排出，以及頂板來壓和直接頂大面塌落時，都會出現瓦斯涌出異常；若在尾巷內超限瓦斯再遇到滯風區和頂部凸區，瓦斯濃度就有可能達到爆炸界限，一旦再遇到明火，瓦斯事故不可避免。尾巷并不是全封閉、耐爆炸的抽放管路，總會有人員在不定的時間、地點進入巷內，正常進行檢查瓦斯和巷道維修，特別是針對尾巷同進風、回風順槽之間的聯絡巷，還需要根據其同回采工作面前后所處位置，進行閉墻的拆開和再封閉工作，雖《煤礦安全規程》規定必須在瓦斯濃度1%以下時，才可進行巷內作業，但真正去執行是很困難的，防控瓦斯力度是很有限的，所以在尾巷內作業的危險源是實際存有的，瓦斯事故出現機率較其他地點是很大的。比如有的事故就是在專用回風巷（尾巷）的聯絡橫貫內，因風流不暢，瓦斯濃度達到界限，再遇局扇開關失爆而發生的。怎樣才能真正實現既消除上隅角瓦斯積聚，又保證進入尾巷作業人員的安全呢？這是一項非常棘手緊迫的工作任務［2］。筆者通過對屯蘭事故的進一步研究探析，找到了事故發生的原由所在，揭示了事故發生的必然因素，證明了“Y”和“U＋L”型通風方式存在的不科學性，同時闡明自己的觀點，指出了改進的意見方法。

1 通風方式工作原理

1.1 “Y”和“U＋L”型通風方式的工作原理概述

兩種通風方式都是讓回采工作面的風流通過上隅角，稀釋易積聚處的瓦斯且帶走，經回采工作面落山，進入專用回風巷（尾巷）的聯絡橫貫，再排至專用回風巷（尾巷），從而消除回采工作面上隅角處瓦斯積聚隱患的通風方式。

1.2 詳解

對于采用專用回風巷（尾巷）的通風方式來說，隨著回采工作面的不斷開采推進，落山面積不斷擴大，瓦斯滲析的量增加，瓦斯濃度隨之增大；同時因落山內上覆巖層不斷塌落脹碎，不斷阻塞回采工作面回風流路經落山的通道，致原風壓條件下配給回采工作面的風量逐漸變少，瓦斯稀釋力度衰竭，瓦斯濃度相應增大，兩種情況均要求緊跟落山塌落變化，全天候調整回采工作面風壓，以實現風量不減少，排除瓦斯能力不降低。礦井通風系統形成后，增阻調節是最簡易快捷實施的風壓、風量調整方法。在回采工作面由前一回風聯絡巷到下一回風聯絡巷之間，依靠調節風窗，不斷加大回采工作面的供風風壓，以滿足風量稀釋瓦斯需要，其風阻特性曲線呈脈沖波式變化，只有等到回采工作面開采推過下一聯絡巷口后，才能回到原先供風風壓狀態，回采工作面配風又從較易開始了，不斷地從易—難—更難—最難—易，周而復始、循環往復地進行著脈沖式變化，恰是采用專用回風巷（尾巷）回風的通風特征。前后兩聯絡巷距離一般控制在60～70m之內，臨近下一聯絡巷接續前是回風最大阻力時。

2 具體作業

2.1 作業原由

為讓經落山來的回風流全部有效地走近路進入新打開專用回風巷（尾巷）的聯絡橫貫，就必須盡最大可能地切斷其他回風通道。首先，要封閉上一回風聯絡巷，并且是永久閉墻；其次，再在現回風聯絡巷口構筑臨時閉墻，消除無風盲巷，這是控制風排帶走瓦斯量和縮小落山區暴露面積的需要。因此，在回采工作面的專用回風巷（尾巷）內，肯定經常會有人在里面進行構筑閉墻作業，而且是在存有瓦斯涌出極不穩定的環境中作業，險情處處，所以必須慎重嚴謹安全作業。

2.2 操作程序

2.2.1 閉墻打開

每當回采工作面推進到接近進、回風聯絡巷（橫貫）5～8m時，要提前在這一聯絡巷的遠落山側加設臨時性風幛或隔板，然后再將聯絡巷近落山側的閉墻打開，等待回采工作面推過此聯絡巷口后，即可取掉臨時風幛或隔板通風，將回采工作面上隅角來的風流全斷面引入專用回風巷（尾巷）。

2.2.2 閉墻構筑

在專用回風巷（尾巷）內進行構筑閉墻作業中，必須提前做好和加強通風瓦斯管理工作。因新的閉墻構筑后，在專用回風巷（尾巷）內新舊聯絡巷之間段就變成盲巷，故必須提前安設局扇且啟動送風，把新鮮風流送到構筑閉墻的作業處。局扇安設前，首先，要實測安設地點的總風量，計算好分出風量，選擇好相應局扇，防止出現循環風；其次，選定局扇安設位置，規劃好風流經過路線，穿風筒的閉墻上要安鐵風筒做引導；再者，給構筑閉墻處、局扇安設處、機電設備放置點等地點配置瓦斯探頭，全天候監測瓦斯；同時，從開始進入專用回風巷（尾巷）工作前，就要安排專職瓦斯員跟班作業，不斷用光干涉瓦斯儀檢查和校對探頭瓦斯濃度，嚴禁瓦斯超限作業；最后，連接風筒，試開局扇，再檢查有無循環，一切正常才可安排人員入巷作業。聯絡巷的永久閉墻構筑完工后，由里向外，逐步把風筒撤至新回風聯絡巷口，再在專用回風巷（尾巷）內距聯絡巷口5m的地方，構筑臨時閉墻，隔絕盲巷內的風流和瓦斯，最后結束閉墻構筑工作。

2.2.3 弊端所在

隨著回采工作面的不斷開采推進，總在不斷重復完成著專用回風巷（尾巷）內閉墻的打開和構筑工作，總在存有瓦斯隱患區內工作，一時疏于防范，就會釀成事故，這就是本文所指的“Y”和“U＋L”型通風方式的弊端和不安全之處。

3 實例分析

3.1 “Y”型通風方式

2009年，山西某煤礦發生一起特重大瓦斯爆炸事故。礦井的回采工作面采用了“兩進一回”的“Y”型通風方式，即皮帶順槽同軌道順槽均為進風巷，回風順槽（尾巷）布置在軌道順槽一側，每隔一定距離開掘聯絡巷貫通兩巷，回風風流經落山進入滯后回采工作面推進位置一定距離的聯絡巷內，再經回風順槽（尾巷）排出。回采工作面絕對瓦斯涌出量37.77m3／min，相對瓦斯涌出量10.15m3／t，煤層厚4.2m，一次采全高。事故發生原因是在距回采工作面40多米的軌道順槽同回風順槽（尾巷）聯絡巷內，提前打開了原先構筑的閉墻，安設了局扇，風筒經聯絡巷送到回風（尾巷）順槽內，回風（尾巷）順槽內含高濃度瓦斯的風流在此聯絡巷滯留紊亂，造成瓦斯積聚，達到爆炸濃度；又因安設在聯絡巷內的局扇開關失爆，有明火產生，霎時發生了瓦斯爆炸事故。從事故的起因看，打開軌道順槽同回風（尾巷）順槽間的聯絡巷，導致回風（尾巷）順槽內高濃度瓦斯積聚在聯絡巷是最嚴重的違章作業，假如在閉墻上安設鐵風筒，引導膠質風筒通過，進回風巷隔絕不穿通，這起事故是完全可以避免的；再者假如有一通路配一定的新鮮風流進回風（尾巷）順槽內，稀釋了高濃度瓦斯，也就不會有瓦斯積聚現象產生；同時也就無需安設局扇和開關，不會提前打開閉墻穿風筒了，局扇開關明火更不會出現了，關鍵是“Y”型通風方式確實存在缺陷弊端，就這樣頻繁地安設局扇送風，人員在高濃度瓦斯區作業，發生瓦斯事故是遲早的事，所以要想沒有瓦斯事故發生，必須從通風系統根源上找病因，以徹底根治。

3.2 “U＋L”型通風方式

1991年，山西陽泉市某煤礦發生一起瓦斯爆炸事故，事故沒有人員死亡，但損失慘重，一條1 200多米長的順槽巷道遭到摧毀，事故的回采工作面就是采用“一進兩回”的“U＋L”型通風方式，即皮帶順槽進風，軌道順槽回風，在軌道順槽側布置尾巷（即下一工作面的順槽）回風，兩回風在匯入采區回風巷前混合，同時要在混合的聯絡巷內安設調節風窗，以控制從軌道巷回出的風量。事故起因是運輸順槽內電鈴按鈕產生明火，點燃附近閉墻裂縫上析出的瓦斯，礦井地面指揮中心認為明火需停風控制，就安排主扇風機停轉，結果明火沒有自然熄滅，反而因停地面主扇，造成回采工作面瓦斯積聚，再有原先明火，導致瓦斯爆炸事故發生，接連發生10次以上，最后強行啟動主扇，才轉危為安，后來到回采工作面去看，多次爆炸全發生在回采工作面尾巷，這是其成為獨頭巷的原由。“U＋L”型通風的工作方式同“Y”型通風一樣，要不斷根據回采工作面的推進距離，在存有高濃度瓦斯的回風尾巷內，打開一新的聯絡巷內閉墻，接著構筑原回風的聯絡巷內閉墻，同樣是獨頭作業，局扇風機頻繁安設，機電明火的出現幾率總是存在，瓦斯事故同樣不可避免。

4 改變方法

怎樣才能消除“Y”型和“U＋L”型通風方式的弊端呢？那就是變“Y”型和“U＋L”型通風方式為“U＋U”型，給“Y”型的回風順槽和“U＋L”型的尾巷配上一定量的新鮮風流，既能稀釋由回采工作面排至回風順槽或尾巷的瓦斯，又給構筑閉墻作業人員送去通風保障，徹底取消局扇風機配風，沒有任何機電設備，用電也是安全火花型（瓦斯探頭電流）。當然供給的新鮮風流要加以控制，以防止影響到回采工作面的配給風量。實行型通風方法的辦法有：

4.1 “U＋N”型

同時掘成兩個緊鄰的回采工作面，一個正常回采生產作業，另一個維護配風，預排瓦斯。如圖1為“U＋N”型。

圖1 “U＋N”型遇風方式改變示意圖

4.2 “U＋T”型

利于原先廢棄的大巷或在采區邊界開專用進風巷，穿過隔離煤柱同回風順槽或尾巷掘通，配給新風，稀釋瓦斯。如圖2為“U＋T”型。

圖2 “U＋T”型遇風方式改變示意圖

4.3 “U＋O”型

若回采工作面順槽長度超過1 000m，地面垂深又在200m之內，則可以由地面向井下打直徑不小于0.5m的鉆孔，孔內裝鐵皮或阻燃塑料套管，地面建棚或房子保護，也可根據通風難易而安設局扇供風，一個鉆孔服務兩個工作面，甚至更多工作面，逐步送巷接通鉆孔。如下頁圖3為“U＋O”型。

4.4 “U＋U”型

最不經濟的做法是“U”巷道套上“U”型，大循環包圍，也可逐步延長同工作面平行的巷道，把新風送入尾巷。如下頁圖4為“U＋U”型。

圖3 “U＋O”型遇風方式改變示意圖

圖4 “U＋U”型遇風方式改變示意圖

類似方法還有很多，總之都是在回風（尾巷）順槽內取消獨頭式的通風方式，取消井下局扇供風構筑閉墻的方式，讓作業地點在有全風壓新風供給下，讓回風（尾巷）順槽的高濃度瓦斯必須有穩定、可靠的新鮮風流去稀釋，降低濃度。

5 結語

通過以上對“Y”型和“U＋L”型通風方式解析，我們知道了病因弊端所在，同時也提出了改進方法，今后汲取瓦斯爆炸事故教訓，改“Y”型和“U＋L”型通風為“U＋N”、“U＋T”、“U＋O”、“U＋U”、“U＋U”等型，真正讓煤礦安全，用超前大數法則和保險系數原則來管理煤礦。

［1］ 周心權.基于瓦斯爆炸事故剖析突發事件應急處置的重要性［J］.煤炭科學技術，2014（1）：40－43.

［2］ 鄭乃國.利用走向頂板巷解決綜放面上隅角瓦斯超限［J］.煤炭科學技術，2008（7）：47－48.