Y型通風(fēng)理念針對不同綜采方式的選擇策略研究

王 昭

（同煤集團(tuán)安監(jiān)局，山西 大同 037003）

為獲得更高的綜合經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)工作面單產(chǎn)提升，潞安礦務(wù)局深入研究綜采放頂煤和無煤柱開采技術(shù)，全面論證并分析了在綜采面瓦斯治理方面，沿空留巷Y型通風(fēng)方式的可行性。

1 各種通風(fēng)方式的分析比較與選擇

工作面U型通風(fēng)方式的應(yīng)用程度最高，可是上隅角和回風(fēng)順槽中的瓦斯?jié)舛瘸３３^標(biāo)準(zhǔn)值，對煤礦的生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生不利影響，阻礙了高產(chǎn)高效采煤技術(shù)的普及，不利于獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。所以，世界上各個(gè)國家為適應(yīng)煤炭開采技術(shù)的發(fā)展，對工作面通風(fēng)方式不斷進(jìn)行深入研究和積極創(chuàng)新。把過去常用的U型通風(fēng)方式，通過運(yùn)用最新技術(shù)，轉(zhuǎn)變?yōu)閁帶尾巷、W型、Y型、Z型、雙Z型等。通過分析這方面的參考資料[1-3]，深入研究上述改進(jìn)后的通風(fēng)方式及其對預(yù)防及治理瓦斯積聚的作用機(jī)制和優(yōu)缺點(diǎn)，所得內(nèi)容為：

（1）一進(jìn)兩回U帶尾巷和兩進(jìn)一回的W型、Y型、雙Z型的通風(fēng)方式，可選用一條巷道專門用于排放瓦斯，里面不需要安排工作人員及其他機(jī)械設(shè)備，可以適當(dāng)提升該巷道所能通過的瓦斯?jié)舛龋⒓涌祜L(fēng)速，具有更好的通風(fēng)效果，從而使工作面單產(chǎn)量明顯提升。所以，相對于一進(jìn)一回通風(fēng)方式，這種方式的通風(fēng)效果及瓦斯治理水平更佳。

（2）后退式采煤兩進(jìn)一回Y型、W型及采空區(qū)中部留回風(fēng)巷的雙Z型通風(fēng)方式，因?yàn)轱L(fēng)有兩條途徑進(jìn)入巷道，所以工作面的通風(fēng)量有所下降，有效避免工作面出現(xiàn)大量煤塵，優(yōu)化氣候環(huán)境，防止采空區(qū)出現(xiàn)過多漏風(fēng)，減少瓦斯產(chǎn)生量，最終避免瓦斯在工作面大量聚集。

（4）回風(fēng)流入相鄰采區(qū)回風(fēng)上(下)山Y(jié)型、Z型、雙Z型分列式通風(fēng)方式，因?yàn)檠乜樟粝锏拇嬖冢瑫?huì)使采空區(qū)的漏風(fēng)向發(fā)生變化，在漏風(fēng)的作用下，沿空回風(fēng)巷中會(huì)流入大量瓦斯。由此可知，相對于各種折返式通風(fēng)方式，在避免上隅角瓦斯積聚和超出上限方面，分列式通風(fēng)方式的效果更佳。

通過上文分析可知，全面考慮巷道挖掘及維護(hù)、采煤技術(shù)變革、通風(fēng)及開采水平、瓦斯治理等方面的因素，相對于其他通風(fēng)方式，兩進(jìn)一回Y型通風(fēng)方式的效果比較好。

2 Y型通風(fēng)方式治理瓦斯的機(jī)理及配風(fēng)量計(jì)算

采場的風(fēng)流及瓦斯分布規(guī)律，對不同通風(fēng)方式的瓦斯治理有決定性作用。運(yùn)用其風(fēng)流及瓦斯運(yùn)移數(shù)學(xué)模型等，開展相應(yīng)的計(jì)算、試驗(yàn)活動(dòng)，并參考相關(guān)的文獻(xiàn)資料，可總結(jié)出采空區(qū)風(fēng)流及瓦斯分布規(guī)律的內(nèi)容：

（1）如圖1所示，通過采空區(qū)，Y型通風(fēng)方式流線會(huì)指向回風(fēng)巷，也就是說，在工作面方向上，有些主進(jìn)風(fēng)流會(huì)進(jìn)到回風(fēng)巷，由此可得采空區(qū)內(nèi)的瓦斯?jié)舛确植家?guī)律是：在走向上，和采空區(qū)越接近，其瓦斯?jié)舛葧?huì)越高，在傾向上，與沿空巷的距離越近，瓦斯?jié)舛染驮礁摺Ｋ裕軌翰詈蜐舛忍荻鹊木C合影響，在采空區(qū)內(nèi)，瓦斯會(huì)保持較為平均的速度朝沿空回風(fēng)巷流動(dòng)，相對于使用U型通風(fēng)方式，使用Y型通風(fēng)方式的工作面的瓦斯?jié)舛纫停瑥亩乐共煽諈^(qū)內(nèi)的瓦斯大量聚集于工作面上隅角，導(dǎo)致瓦斯含量超出上限，不利于煤礦安全生產(chǎn)。

圖1 兩種通風(fēng)方式的流動(dòng)示意圖

（2）Y型通風(fēng)方式沿工作面風(fēng)流方向，因?yàn)椴煽諈^(qū)中會(huì)流進(jìn)風(fēng)流，會(huì)降低有效風(fēng)量，在主進(jìn)風(fēng)巷40m以內(nèi)，風(fēng)量的減小速度比較明顯，其漏風(fēng)率大約為10%。在40m之外，風(fēng)量減小速度變緩，其漏風(fēng)率大約是20%。當(dāng)流程上升時(shí)，瓦斯?jié)舛群陀砍隽恳矔?huì)上升，是因?yàn)轱L(fēng)量降低，煤壁及落煤瓦斯會(huì)更多的涌出。

（3）沿空巷內(nèi)風(fēng)流方向，在距離工作面30～40m的區(qū)域，漏風(fēng)量最大，瓦斯?jié)舛取L(fēng)量和出現(xiàn)的瓦斯量持續(xù)上升，保持較快速度，當(dāng)和工作面的距離超出40m時(shí)，增速下降。

（4）采煤工藝、采空區(qū)密度以及專業(yè)設(shè)備應(yīng)用程度，都會(huì)影響到采空區(qū)的瓦斯涌出率和漏風(fēng)率。如果使用更多的專業(yè)設(shè)備，在采空區(qū)中不會(huì)有很高的瓦斯涌出率，基本上保持在30～50%，漏風(fēng)率大致在10～30%。

轉(zhuǎn)述引語是新聞?wù)Z篇報(bào)道模式中的主要手段，它可以使新聞報(bào)道顯得更加真實(shí)、客觀，增強(qiáng)了新聞報(bào)道的科學(xué)性。費(fèi)爾克拉夫?qū)⑥D(zhuǎn)述引語分為三類：直接引語(direct discourse)、間接引語(indirect discourse)和非直接引語(direct discourse slipping)。直接引語通常用引號括起來，一字不漏的直接引用他人的原話；間接引語是用自己的話轉(zhuǎn)述他人的話；而非直接引語則介于兩者之間，用直接引語的形式通過改變?nèi)朔Q來轉(zhuǎn)述他人的話。

（5）工作面的漏風(fēng)程度直接受到巷旁支護(hù)質(zhì)量的影響，有效控制漏風(fēng)，能有效避免上隅角聚集大量瓦斯，工作面上的風(fēng)量應(yīng)達(dá)到實(shí)際的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

（6）降低工作面的瓦斯?jié)舛龋莾蛇M(jìn)一回Y型通風(fēng)方式主進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)風(fēng)的價(jià)值所在，通過回風(fēng)巷，可以對其漏風(fēng)進(jìn)行有效控制，礦內(nèi)的瓦斯會(huì)流進(jìn)回風(fēng)道；通過副進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)風(fēng)，能防止上隅角聚集瓦斯，從而降低其瓦斯?jié)舛取?/p>

（7）工作面瓦斯量、采空區(qū)瓦斯涌出率、工作面以及沿空回風(fēng)巷瓦斯標(biāo)準(zhǔn)濃度等，對主、副巷進(jìn)風(fēng)量有決定性作用。通過主、副巷，當(dāng)工作面和沿空回風(fēng)巷瓦斯允許濃度相同的時(shí)候，能得到下面公式來計(jì)算配風(fēng)量。

式中：

Qz-主進(jìn)風(fēng)巷的配風(fēng)量，m3/min；

Qf-副進(jìn)風(fēng)巷的配風(fēng)量，m3/min；

Qh-總配風(fēng)量，m3/min；

Qc-工作面絕對瓦斯涌出量，m3/min；

K-配風(fēng)比；

K1-瓦斯涌出不均衡系數(shù)，基本上都是通過實(shí)際測量得出的，當(dāng)不進(jìn)行實(shí)際測量時(shí)，取值為1.2～2.0；

K2-采空區(qū)漏風(fēng)率，基本上都是通過實(shí)際測量得出的，當(dāng)不進(jìn)行實(shí)際測量時(shí)，取值為10～30%；

K3-通風(fēng)方式系數(shù)，Y型通風(fēng)K3=0.21；

a-煤壁及落煤涌出比率，基本上都是通過實(shí)際測量得出的，當(dāng)不進(jìn)行實(shí)際測量時(shí)，取值為40～60%；

b-采空區(qū)瓦斯涌出比率，基本上都是通過實(shí)際測量得出的，當(dāng)不進(jìn)行實(shí)際測量時(shí)，取值為40～60%；

C-回風(fēng)巷的瓦斯標(biāo)準(zhǔn)濃度，取值為1 %。

（8）回風(fēng)巷當(dāng)中，如果瓦斯標(biāo)準(zhǔn)濃度和風(fēng)速及工作面一致的時(shí)候，Y型通風(fēng)方式的功能在于防止上隅角的瓦斯量超過上限。在排瓦斯巷中，只能使用兩進(jìn)一回Y型通風(fēng)方式，方可獲得更高的通風(fēng)效果，并有效降低瓦斯?jié)舛取Ｈ绻錆舛炔幌嗤臅r(shí)候，能歸納出以下公式來計(jì)算配風(fēng)量：

式中：

C1-工作面瓦斯允許濃度；

C2-沿空回風(fēng)巷瓦斯允許濃度。

別的符號代表的意義和上面公式一樣。

（9）當(dāng)采空區(qū)瓦斯?jié)舛群芨邥r(shí)，（1）至（7）公式方有意義。考慮通風(fēng)因素，當(dāng)采空區(qū)的瓦斯量較少時(shí)，通過Y型通風(fēng)方式進(jìn)行通風(fēng)，毫無價(jià)值。

3 基于Y型通風(fēng)方式的瓦斯治理效果分析

在同煤集團(tuán)麻家梁礦的11408回采巷工作面設(shè)2條進(jìn)風(fēng)道（上、下端），并且在采空區(qū)域的一側(cè)設(shè)置回風(fēng)，如圖1（a）所示，從而形成Y型通風(fēng)。11408回采巷的煤層厚度約為2.5m，煤層的傾斜角為8°，瓦斯絕對涌出量的最大值為33.65m3/min，平均值為33.53m3/min，相對涌出值為8.15m3/min，平均量為8.14m3/min。綜采面的走向長度為585m，傾斜長度為150m。

3.1 Y型通風(fēng)方式的瓦斯?jié)舛茸兓?guī)律

（1）距離工作面比較近的采空區(qū)域，風(fēng)流方向?yàn)閺倪M(jìn)風(fēng)道流向回風(fēng)側(cè)，基于Y型的通風(fēng)策略，在兩條進(jìn)風(fēng)巷道的風(fēng)壓不一樣的基礎(chǔ)上，導(dǎo)致回風(fēng)巷和上隅角瓦斯的濃度偏低，同時(shí)伴隨著瓦斯?jié)舛扔奢^高區(qū)域到采空深部區(qū)域移動(dòng)的規(guī)律。

（2）分析圖2和圖3，由于進(jìn)風(fēng)巷道兩側(cè)的風(fēng)壓不同，導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)兩側(cè)的瓦斯?jié)舛炔煌＿M(jìn)風(fēng)壓力比較大的那一側(cè)，其瓦斯?jié)舛鹊奶荻缺容^小，梯度的變化規(guī)律由Y型通風(fēng)來決定。

3.2 現(xiàn)場實(shí)測和模擬分析

（1）從圖4可以看見，距離回風(fēng)巷約40m范圍內(nèi)，瓦斯?jié)舛葴y量值變化很平緩，波動(dòng)范圍在1.5%以內(nèi)；在距離回風(fēng)巷40～120m范圍內(nèi)，其瓦斯?jié)舛茸兓俾书_始增加；在距離回風(fēng)巷120～150m甚至以上，該瓦斯?jié)舛瘸尸F(xiàn)急劇變化趨勢。

（2）基于（1）所述的瓦斯?jié)舛茸兓?guī)律，該規(guī)律形成的主要原因是：在距離回風(fēng)巷約40m范圍內(nèi)采空區(qū)域的漏風(fēng)很嚴(yán)重，導(dǎo)致瓦斯在漏風(fēng)作用下流動(dòng)到采空深部。但是在超過40m以上，漏風(fēng)情況驟減，同時(shí)和采空區(qū)流動(dòng)過來的瓦斯進(jìn)行疊加，導(dǎo)致瓦斯?jié)舛茸兇螅摐y量結(jié)果與圖3的全壓模擬圖在濃度變化規(guī)律上是相符合的。

圖2 Y型通風(fēng)方式速度矢量變化

圖3 Y型通風(fēng)的全壓模擬圖

圖4 11408工作面回風(fēng)巷道的瓦斯?jié)舛葘?shí)際測量值

4 結(jié)論

該文對不同的通風(fēng)方式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)以及Y型通風(fēng)方式治理瓦斯的機(jī)理進(jìn)行了深入分析，在工作面上隅角會(huì)聚集大量瓦斯，兩進(jìn)一回Y型通風(fēng)方式能對其進(jìn)行有效預(yù)防和治理，完全符合無煤柱開采的技術(shù)要求；該通風(fēng)方式在沿空回風(fēng)巷允許瓦斯?jié)舛然蝻L(fēng)速和工作面一致時(shí)，它對瓦斯的治理水平和U型通風(fēng)方式相差無幾。專門使用回風(fēng)巷來排放瓦斯，并要求其瓦斯允許濃度或風(fēng)速比工作面單產(chǎn)量高，才會(huì)使Y型通同方式的效果更佳。