岳城礦U型通風系統配合大流量抽采技術研究

李宏山

(晉城煤業集團 鳳凰山礦，山西 晉城 048006)

·專題綜述·

岳城礦U型通風系統配合大流量抽采技術研究

李宏山

(晉城煤業集團 鳳凰山礦，山西 晉城 048006)

岳城礦在上分層工作面采用“U”型通風方式，并配合大流量抽采技術進行抽采試驗，試驗后，上隅角瓦斯濃度由0.32%～0.40%降至0.20%～0.3%，工作面風排瓦斯量由試驗前的9.8 m3/min降至3.85 m3/min. 節省了約1 000 m3/min的風量，釋放了通風能力，在通風效益、施工成本等方面共節約成本70.16萬元。

“U”型通風方式；瓦斯抽采；大孔徑高位鉆孔；高位鉆場；采動井；采空區

岳城煤礦為高瓦斯礦井，現回采煤層為3#煤層，開采方法為分層開采。上分層綜采工作面通風系統為多巷通風，下分層綜采工作面為一進一回“U”型通風系統。上分層綜采工作面采用多巷通風系統時，回風隅角處留設有回風通道，能夠保證回風隅角處的瓦斯濃度平穩，但是卻存在采空區通風，與《煤礦安全規程》第116條要求不相符。同時多巷通風還存在浪費材料，勞動強度大、通風系統調整頻繁等弊端。因此，該礦在上分層綜采工作面應用了“U”型通風系統進行試驗，效果良好。

1 1308(上)工作面U型通風瓦斯治理措施

1) 本煤層鉆孔抽采。

在13081巷、13083巷順槽巷道施工的普通交叉鉆孔及鉆場施工的定向鉆孔實施本煤層抽放，抽采純量為3.25 m3/min.

2) DN113大孔徑高位鉆孔抽采。

在13082巷11#橫川及輔助回風巷施工DN113大孔徑高位鉆孔。大孔徑高位鉆孔使用定向鉆機施工，將鉆孔均勻布置于距巷道頂板5～6倍采高的裂隙帶，傾向控制范圍24 m，走向控制200～300 m[1,2]. “U”型系統應用期間瓦斯抽采純量為12.12 m3/min. 1308(上)工作面大孔徑高位鉆孔示意圖見圖1.

3) 高位鉆場采空區抽采。

在13082巷9橫川和18橫川分別施工1#和2#高位鉆場。高位鉆場由13082巷向13081巷垂直方向按30°爬坡施工32 m斜巷，然后再施工6 m平巷(高抽巷位于3#煤層頂板上方12 m)，采用錨網聯合支護，鉆場寬4 m，高2.2 m，斜巷寬2.2 m，高2.2 m，斜巷長32 m. 高抽鉆場內布置18個鉆孔，左幫、正前及右幫各布置6個鉆孔。每個高位鉆場鉆孔沿煤層走向可覆蓋300 m的抽采范圍，沿煤層傾斜方向可覆蓋40 m的抽采范圍[3]. 在工作面內“U”和外“U”巷道之間的聯絡巷煤柱內施工高位鉆場，通過布置扇形抽放鉆孔對工作面回風隅角上部裂隙帶進行覆蓋控制，以此對采空區瓦斯進行抽放[4,5]. “U”型系統應用期間瓦斯抽采純量為11.32 m3/min. 鉆場覆蓋范圍達到300 m時高位鉆場示意圖見圖2.

圖1 1308(上)工作面大孔徑高位鉆孔示意圖

圖2 鉆場覆蓋范圍達到300 m時高位鉆場示意圖

4) 地面采動井瓦斯抽采。

隨著1308(上)工作面的不斷回采，待工作面回采推過預先施工的地面6#采動鉆井時，開啟6#采動鉆井對采空區裂隙帶瓦斯進行抽放，抑制采空區瓦斯涌出[6，7]. “U”型系統應用期間瓦斯抽采純量為6.25 m3/min. 1308工作面地面采動井布置圖見圖3.

圖3 1308工作面地面采動井布置圖

5) 聯絡巷密閉墻埋管抽采。

通過在工作面內“U”和外“U”的聯絡巷密閉墻內埋設DN377抽放管路對回風隅角靠近老空側的采空區瓦斯進行抽放，以此解決采空區瓦斯問題。同時結合現場采空區系統抽放情況，在試驗過程中從回風立井底專門敷設一趟DN377采空區抽放管路對聯絡巷進行埋管集中抽放，“U”型系統應用期間瓦斯抽采純量為3.06 m3/min. 工作面聯絡巷埋管采空區抽采示意圖見圖4.

圖4 工作面聯絡巷埋管采空區抽采示意圖

6) 其他保障措施。

a) 加強回風隅角處的頂板管理，超前工作面回采方向提前進行退錨工作，確保切頂線后方頂板及時垮落，杜絕瓦斯積聚。

b) 加強內U與外U兩條回風巷之間聯絡巷密閉墻的構筑管理，對回采推過后的聯絡巷及時進行永久封閉，確保通風系統完善可靠。

c) 加強內U與外U兩條回風巷之間聯絡巷密閉墻集中埋管抽放的管理，定期對抽放參數進行測量，并及時對相關參數進行調整，保證抽放措施可靠。

2 治理效果

1) 通風瓦斯情況。

“U”型通風系統應用期間， 1308(上)綜采工作面13083巷為進風巷，13081巷為回風巷。試驗前，試驗中1308(上)“三進一回”通風系統示意圖分別見圖5,6.

圖5 試驗前1308(上)“三進一回”通風系統示意圖

圖6 試驗中1308(上)“三進一回”通風系統示意圖

工作面“U”型系統：13083巷進風1 100 m3/min, 13081巷回風1 120 m3/min. 工作面外圈瓦斯治理措施巷：13085巷進風800 m3/min，13082巷回風820 m3/min. 回風隅角瓦斯濃度保持在0.25%～0.40%，回風巷瓦斯濃度0.25%～0.45%. 工作面風排瓦斯總量2.8～5.04 m3/min.

2) 瓦斯抽采情況。

“U”型通風系統應用期間，工作面主要采取的抽放方法有：本煤層普通鉆孔抽放、地面采動鉆井、高位鉆場、DN113大孔徑高位鉆孔、聯絡巷埋管等采空區綜合抽采措施。其中，本煤層抽采純量為0.6 m3/min；高位鉆場抽采純量為1.78 m3/min；DN113大孔徑高位鉆孔抽采純量為8.8 m3/min；進回風巷聯絡巷密閉墻埋管抽放純量為1.6 m3/min；回風隅角尾部聯絡巷采空集中抽放純量0.7 m3/min；地面YCCD-06采動井抽采純量3.5 m3/min. 有效地解決了采空區瓦斯的涌出，保證了“U”型通風系統的安全運行。試驗前后工作面抽采參數對比，瓦斯參數對比分別見表1，表2.

表1 試驗前后工作面抽采參數對比表

表2 試驗前后工作面瓦斯參數對比表

試驗前，上隅角、工作面和回風巷瓦斯濃度穩定在0.32%～0.40%，工作面風排瓦斯量9.8 m3/min；試驗后，通過采空區抽采成功抑制采空區瓦斯涌出，上隅角瓦斯、工作面和回風巷瓦斯穩定在0.20%～0.3%，工作面風排瓦斯量降至3.85 m3/min.

3 經濟效益分析

1) 通風安全效益。采用“U”型通風，符合《煤礦安全規程規定》，同時優化完善了上分層綜采工作面通風系統，使之更加合理可靠；杜絕了頻繁調整通風系統的弊端，降低了風險系數，保障了安全生產；節省了約1 000 m3/min的風量，釋放了通風能力，滿足采掘銜接要求。

2) 經濟效益。木垛施工成本：避免了回風隅角通道處的木垛施工。按照原先每3 m施工一組木垛，工作面從十二橫川開始未施工木垛，因此，可節省約500 m的木垛施工長度，每組木垛按4 000元計算，可節約木垛成本為：500/3×4 000=666 666元，即66.67萬元。

3) 人工成本。“U”型通風系統應用前，綜采工作面每回采50 m需進行通風系統調整。按照工作面9個橫川計算，依以往多巷通風系統要求，綜采工作面回采完畢前還需調整通風系統9次。每次系統調整需12人，按照礦防塵密閉隊人工每班定額191元/工計算，每次通風系統調整需投入191×12=2 292元，9次系統調整共計需投入2 292×9=20 628元，即2.06萬元。

4) 通風設施成本。每次系統調整需使用規格為2 000 mm×200 mm×20 mm的調節木板40塊，按照采購價格2 200元/m3(1 m3調節木板125塊)計算，每次系統調整需投入調節木板成本704元，8次系統調整共計需投入5 632元，共計0.56萬元。

每次系統調整需對上隅角通道噴漿，需消耗水泥2 t，沙3.5 t，按照水泥380元/t、沙93元/t計算，每次系統調整材料消耗1 085.5元，9次系統調整共計需投入8 684元，即0.87萬元。綜上所述，“U”型通風系統的成功應用可節約成本70.16萬元。

聲 明

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2017-06-02

李宏山(1972—)，男，山西懷仁人，1998年畢業于太原理工大學，助理工程師，主要從事煤礦井下生產工作(E-mail)hpu8080@163.com