Y型通風方式治理高產(chǎn)綜采面瓦斯研究

劉春水

摘 要：隨著礦井開采的延伸和采煤工作面機械化程度不斷提高，采煤工作面“U”型和“U+L”型通風方式中，工作面的上隅角及回風巷瓦斯管理難度大幅度增加，制約著煤礦的安全生產(chǎn)。采煤工作面采用無煤柱開采沿空留巷布置，結(jié)合“Y”型通風方式，合理調(diào)配風量并進行綜合瓦斯抽放，實踐證明能從根本上解決上隅角及回風瓦斯管理困難的問題。

關(guān)鍵詞：“Y”型通風；瓦斯治理；瓦斯抽采

一、Y型通風系統(tǒng)的特點

后退式采煤兩進一回Y型通風系統(tǒng)，兩條巷道進風，使通過工作面的風量相對減少，有助于防止工作面煤塵飛揚，改善工作面環(huán)境，減少采空區(qū)漏風和瓦斯涌出，從而具有防止工作面瓦斯積聚的作用。兩進一回Y型通風系統(tǒng)的主進風通過工作面，稀釋煤層瓦斯，并利用在采空區(qū)維護的回風巷，有控制地向采空區(qū)回風巷漏風，使采空區(qū)瓦斯直接進入回風巷，而副進風巷進風的作用在于驅(qū)散上隅角瓦斯積聚，并具有稀釋回風巷瓦斯?jié)舛鹊淖饔谩型通風系統(tǒng)，其中一條巷道可專用作排瓦斯巷，巷道中無人員和設(shè)備，提高瓦斯允許濃度和風速，從而提高其通風能力。Y型通風系統(tǒng)由于其沿空留巷使采空區(qū)漏風方向改變，瓦斯隨漏風直接涌向沿空回風巷，在防止上隅角瓦斯積聚和工作面瓦斯超限方面優(yōu)于U型通風系統(tǒng)。

二、工作面“Y”型通風及沿空留巷技術(shù)

工作面運輸巷和材料巷均為進風，運輸巷主進風，材料巷輔助進風，回風從工作面沿運輸巷采空區(qū)側(cè)充填墻體作為留巷的回風聯(lián)巷，進入采區(qū)回風巷（見圖1），使工作面的上隅角處于進風側(cè)，解決了上隅角瓦斯?jié)舛瘸迒栴}。且工作面采用沿空留巷將工作面瓦斯封閉在閉合的區(qū)域內(nèi)，并進行埋管抽放，使采空區(qū)瓦斯得到了有效的治理。

圖1 1205“Y”通風系統(tǒng)示意

三、型通風系統(tǒng)風流及瓦斯分布規(guī)律

（一）兩進一回Y型通風系統(tǒng)是治理工作面瓦斯，配合無煤柱開采最有效的通風系統(tǒng)之一，但其效果還取決于采場風流及瓦斯分布規(guī)律。該系統(tǒng)瓦斯流線是經(jīng)采空區(qū)指向回風巷，即主進風流一部分沿工作面經(jīng)采空區(qū)流入回風巷，從而導致采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植紴椋貉刈呦蚩拷煽諈^(qū)內(nèi)部瓦斯?jié)舛容^大，沿傾向靠近沿空巷的瓦斯?jié)舛容^大，即瓦斯?jié)舛忍荻确较蚺c流線方向基本一致，因此在壓差及濃度梯度的共同作用下，采空區(qū)瓦斯較均勻地直接流向沿空回風巷，使工作面瓦斯?jié)舛冉档停苊饬薝型通風系統(tǒng)采空區(qū)瓦斯集中涌向工作面上隅角，經(jīng)常引起瓦斯超限，嚴重影響正常生產(chǎn)。

（二）沿工作面風流方向，由于不斷有風流進入采空區(qū)，所以工作面有效風量不斷減少，距主進風巷40 m范圍內(nèi)風量下降較快，漏風率為10%左右，以后下降速度較慢，工作面漏風率為20%左右。瓦斯?jié)舛燃坝砍隽垦亓鞒淘黾樱湓蚴秋L量減少，煤壁和落煤瓦斯涌出量增加。

（三）沿空巷內(nèi)風流方向，距工作面30～ 40 m范圍內(nèi)是最大的漏風區(qū)域，瓦斯?jié)舛取L量及瓦斯涌出量不斷增加，且增加較快，40 m以外增加較平緩。

（四）采空區(qū)瓦斯涌出比率和漏風率與采煤方法、機械化程度有關(guān)。機械化程度越高，采空區(qū)瓦斯涌出比率越大，一般在40%～ 50%，高者可達60%～ 70%，漏風率一般為10%～ 30%巷旁支護質(zhì)量直接關(guān)系到工作面漏風的大小，合理的漏風有利于防止上隅角瓦斯積聚，且工作面風量滿足生產(chǎn)的要求。主、副進風量取決于工作面瓦斯涌出量、瓦斯涌出不均衡系數(shù)、采空區(qū)瓦斯涌出比率、煤壁及落煤涌出比率、采空區(qū)漏風率、通風方式系數(shù)等。主、副巷配風比隨工作面漏風率減少而減少，隨采空區(qū)瓦斯涌出比率增大而減少，與允許濃度和瓦斯涌出不均衡系數(shù)無關(guān)。

四、Y型通風系統(tǒng)通風能力和治理瓦斯的能力分析

對于一個具體的工作面來講，當允許風速和主進風巷、副進風巷及沿空巷的斷面積為定值時，其所通過的最大風量為定值，也就是說風流稀釋排除瓦斯的能力也是有限的。若生產(chǎn)中工作面平均斷面及其工作面進風巷斷面積以10 m2計算，沿空留巷斷面積也以10 m2計，按現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的允許最大風速為4 m/min計算，工作面Y型通風系統(tǒng)最大的通風能力為2 400 m3/min；若進風巷斷面為12 m2時，最大通風能力將達到2 880 m3/min。若按現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的工作面和回風巷允許瓦斯?jié)舛?.0%計算，工作面Y型通風系統(tǒng)治理瓦斯的最大能力24～ 28.8 m3/min。需指出的是：在進風巷道、回風巷道及工作面允許風速一致時，U型和Y型通風系統(tǒng)最大通風能力相同。因此，要提高Y型通風系統(tǒng)的通風能力，必須提高沿空回風巷的允許風速或預留較大的斷面積，避免變形使通風能力下降。

但考慮到工作面的風流流向及瓦斯涌出分布規(guī)律，在回風隅角處，瓦斯最大允許濃度為1.5%，利用副進風巷的大部分風量來稀釋上隅角處的瓦斯，同時考慮主、副進風巷配風比大約為3.5～ 3.7之間，而沿空留設(shè)的巷道內(nèi)無任何設(shè)備和人員通過，只要在沿空巷的尾部有足夠的新鮮風流摻入，可稀釋該巷回出的風流與全風壓巷道混合處的瓦斯?jié)舛炔怀^1.5%，Y型通風系統(tǒng)解決瓦斯的能力就可達到29 m3以上。

五、結(jié)語

在高瓦斯礦井，工作面采用U型和U帶尾巷型通風系統(tǒng)，難以滿足高產(chǎn)高效的需要，其表現(xiàn)是工作面上隅角和回風巷瓦斯經(jīng)常超限，影響正常生產(chǎn)。受瓦斯制約，單個綜采工作面生產(chǎn)能力將不可能達到7 000～10 000 t/d高產(chǎn)高效的要求。超限問題最有效的通風系統(tǒng)，提高沿空留巷瓦斯允許濃度或風速，可提高綜采面通風和治理瓦斯的能力，進而提高工作面的單產(chǎn)量，采空區(qū)瓦斯涌出率越大，Y型通風系統(tǒng)治理瓦斯效果越好。

參考文獻

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