寨崖底煤礦3906工作面通風(fēng)系統(tǒng)及瓦斯防治研究

劉 震

（柳林縣煤炭工業(yè)局，山西 柳林 033300）

柳林縣寨崖底煤礦3906綜采工作面回采后采面向北150m范圍內(nèi)地面受到不同程度的影響。該工作面1000m至切眼段瓦斯含量較大，必須做好通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和瓦斯排放措施，保障井下生產(chǎn)安全。

1 通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)方式：3906綜采工作面煤層原始瓦斯含量為2.3～5.6m3/t，預(yù)計(jì)3906面達(dá)產(chǎn)后瓦斯絕對涌出量17m3/min。工作面采用兩進(jìn)一回的全負(fù)壓通風(fēng)方式。

新鮮風(fēng)流：副斜井、主斜井、進(jìn)風(fēng)立井→集中輔運(yùn)大巷、集中膠帶大巷→3906工作面膠帶順槽、輔運(yùn)順槽→工作面。

乏風(fēng)流：3906工作面→3906回風(fēng)順槽→一號集中回風(fēng)大巷→東西回風(fēng)大巷→回風(fēng)立井→地面。

2 工作面配風(fēng)量計(jì)算

寨崖底煤礦3906綜采工作面在回采期間瓦斯涌出量預(yù)計(jì)最大為18m3/min，3906工作面瓦斯治理方案為采用工作面風(fēng)排、煤層預(yù)抽和高位定向鉆孔抽采裂隙帶瓦斯，其中風(fēng)排解決6.8m3/min，抽采解決3.0m3/min，高位定向鉆孔抽采7.2m3/min。

2.1 工作面配風(fēng)量

2.1.1 按氣象條件計(jì)算

式中：

V-風(fēng)速，取1.0m/s；

S-平均有效斷面積，取17.8m2；

K1-采高調(diào)整系數(shù)，取1.5；

K2-長度調(diào)整系數(shù)，取1.3；

K3-溫度調(diào)整系數(shù)，取1.0；

70%-有效通風(fēng)斷面系數(shù)；

60-單位換算產(chǎn)生的系數(shù)。

代入各參數(shù)計(jì)算得采煤工作面需風(fēng)量：

2.1.2 按瓦斯涌出量計(jì)算

按采煤工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔怀^0.8%計(jì)算：Q采=125×q×K

式中：

Q采-實(shí)際需要的風(fēng)量，m3/min；

q-回風(fēng)流中平均絕對瓦斯涌出量，扣除瓦斯抽采量后，取值為6.8m3/min；

K-瓦斯涌出不均衡通風(fēng)系數(shù)，取1.3；

125-按回風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔怀^0.8%的換算系數(shù)。

2.1.3 按采煤工作面同時(shí)工作人數(shù)計(jì)算需風(fēng)量

式中：

N-同時(shí)工作的最多人數(shù)，按交接班時(shí)人數(shù)最多取33人；

4-每人供風(fēng)量不小于4m3/min。

2.1.4 按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算

（1）按工作面風(fēng)速驗(yàn)算

① 驗(yàn)算最小風(fēng)量：

② 驗(yàn)算最大風(fēng)量：

式中：

0.25 -允許的最小風(fēng)速，m/s；

4.0 -允許的最大風(fēng)速，m/s。

（2）按進(jìn)、回風(fēng)巷道風(fēng)速驗(yàn)算

① 3906膠帶順槽進(jìn)風(fēng)巷道：

② 3906回風(fēng)順槽：

式中：

Q采-計(jì)算最大需風(fēng)量，m3/min；

S1-3906膠帶順槽斷面，m2；

S2-3906回風(fēng)順槽斷面，m2。

根據(jù)以上計(jì)算取最大值，并經(jīng)風(fēng)速校驗(yàn)，18101采煤工作面需風(fēng)量為1458m3/min，考慮1.2的富余系數(shù)，計(jì)劃配風(fēng)量1750m3/min，初次來壓前，采空區(qū)大面積懸頂，為了防止初次來壓時(shí)采空區(qū)瓦斯被瞬間擠出，初次來壓前工作面風(fēng)量配至3500m3/min以上。

2.2 3906輔運(yùn)順槽通風(fēng)管理

2.2.1 需風(fēng)量計(jì)算

（1）按照瓦斯絕對涌出量計(jì)算

式中：

k-備用風(fēng)量系數(shù)，一般取1.3。

（2）按工作人員數(shù)量驗(yàn)算

式中：

N-同時(shí)工作的最多人數(shù)，20人（交接班時(shí)）。

根據(jù)計(jì)算取以上（1）、（2）式中最大值進(jìn)行計(jì)算，即：455m3/min。

2.2.2 風(fēng)量驗(yàn)算

掘進(jìn)工作面的風(fēng)速風(fēng)量（Q煤）驗(yàn)算：

式中：

Q煤-工作面所需風(fēng)量，m3/min；

S-巷道的斷面積，取23.1m2。

取最大值為455m3/min為工作面最低有效風(fēng)量。

2.2.3 局部通風(fēng)機(jī)的選型及安裝標(biāo)準(zhǔn)

（1）局扇工作風(fēng)量

式中：

P-風(fēng)筒漏風(fēng)風(fēng)量備用系數(shù)，取1.3。

按最低風(fēng)速驗(yàn)速：Q煤＞0.25 ×40×S煤，Q煤＞0.25×40×23.1=231m3/min。

（2）風(fēng)筒風(fēng)阻

式中：

Rm-沿程摩擦風(fēng)阻，NS2/m8；

α-摩擦阻力系數(shù)為0.0032NS2/m4；

L-風(fēng)筒長度取1100m；

d-風(fēng)筒直徑（Ф1000mm風(fēng)筒）。

（3）總通風(fēng)風(fēng)阻

式中：

λ-通風(fēng)風(fēng)阻附加系數(shù)。

（4）局部通風(fēng)機(jī)理論工作風(fēng)壓

式中：

ht-壓入式局部通風(fēng)機(jī)全風(fēng)壓，Pa。

根據(jù)3906輔運(yùn)順槽局部通風(fēng)段實(shí)際需要的風(fēng)量，3906輔運(yùn)順槽采用兩臺(tái)（一用一備）FBD-NO7.1型壓入式局扇供風(fēng)，局扇電機(jī)功率為2×37kW，風(fēng)量為400～745m3/min，風(fēng) 壓 為890～6630Pa，配套一趟Ф800mm的阻燃、抗靜電膠質(zhì)風(fēng)筒，能夠滿足施工要求。結(jié)合礦井目前的局扇儲(chǔ)備情況，最終確定采用FBD-NO8.0型壓入式局扇供風(fēng)，局扇電機(jī)功率為2×55kW，風(fēng)量為500～950m3/min，風(fēng)壓為1580～8650Pa，風(fēng)筒直徑Ф1000mm。

根據(jù)3905進(jìn)風(fēng)順槽的掘進(jìn)速度，結(jié)合局部通風(fēng)距離的要求，局扇安設(shè)在3906輔運(yùn)順槽4#橫貫以南100m處。回采開始后在3906輔運(yùn)順槽8#橫貫內(nèi)距輔運(yùn)順槽東幫6m位置施工一道防火密閉。隨著工作面推進(jìn)，超前工作面60m左右提前施工3906輔運(yùn)順槽橫貫防火密閉。

3 瓦斯防治的研究

3.1 瓦斯抽采系統(tǒng)

地面永久瓦斯抽采泵站位于回風(fēng)立井場地，由瓦斯抽采10kV配電室、真空泵站、管子間、監(jiān)測監(jiān)控室、高低位水池組成。采用4臺(tái)（2用2備）型號為2BEC80的水環(huán)式真空泵作為瓦斯抽采泵，額定流量660m3/min，真空泵啟動(dòng)方式為變頻啟動(dòng)，電機(jī)功率800kW。共布置高低負(fù)壓兩套系統(tǒng)，高負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)行本煤層預(yù)抽，低負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)行采空區(qū)抽采。兩套系統(tǒng)瓦斯主干管路均為Φ820mm螺旋焊縫鋼管。

3.2 瓦斯抽采

3.2.1 抽采方法

3906綜采工作面在回風(fēng)順槽施工順層平行鉆孔進(jìn)行本煤層預(yù)抽，在3906回風(fēng)順槽鉆場（鉆場間距300m）利用千米鉆機(jī)施工高位定向鉆孔抽采裂隙帶瓦斯。

3.2.2 鉆孔布置

3906綜采工作面本煤層預(yù)抽鉆孔在3906回風(fēng)順槽布置，鉆孔間距3m，開孔高度1.2m，傾角-2.5°；距切眼14～122m鉆孔垂直煤壁施工，方位角270°；其余鉆孔與煤壁夾角85°，呈傾斜布置，施工方位角275°；鉆孔從切眼向外依次施工。鉆孔于2016年12月1日開始施工，邊施工邊聯(lián)抽，回采前保證抽采時(shí)間6個(gè)月以上。回采過程中充分利用超前壓力影響強(qiáng)化邊采邊抽效果，超前架距離鉆孔10m時(shí)拆除最近一組鉆孔。

3.3 上隅角頂板管理

根據(jù)3906綜采工作面巷道頂板壓力情況，在回風(fēng)順槽超前工作面1～2m范圍合理安排退頂板錨索工作，促使回風(fēng)隅角三角區(qū)頂板能夠及時(shí)冒落，減少懸頂面積。跟班隊(duì)長負(fù)責(zé)，當(dāng)班瓦檢員監(jiān)督，如果因措施未落實(shí)到位和采空區(qū)距工作面老頂懸空面積超過正常來壓步距時(shí)，立即停止工作面生產(chǎn)進(jìn)行處理。

4 結(jié)語

本文分析了寨崖底煤礦3906工作面的通風(fēng)方案，對工作面的通風(fēng)量進(jìn)行了計(jì)算，提出了瓦斯防治措施。近1年的實(shí)踐開采過程中，沒有出現(xiàn)因通風(fēng)因素和瓦斯超限因素導(dǎo)致的安全事故發(fā)生。這充分的表明了3906工作面的通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及瓦斯防治措施是合理的，切實(shí)可行的。