高瓦斯礦采煤工作面通風(fēng)方式優(yōu)化設(shè)計(jì)

池津維

（北京源平企業(yè)管理有限公司，北京 100013）

1 通風(fēng)系統(tǒng)作業(yè)原理分析

1.1 “U+L”型通風(fēng)系統(tǒng)

在高瓦斯采煤工作面中使用“U+L”型通風(fēng)系統(tǒng)，工人需要在工作面設(shè)置瓦斯尾巷、回風(fēng)巷以及運(yùn)輸巷三條巷道。運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷和煤層在空間上是處于相鄰位置的，并且瓦斯尾巷設(shè)置在回風(fēng)巷的外側(cè)位置，最后利用提前預(yù)留的聯(lián)絡(luò)巷和回風(fēng)巷、采空區(qū)相連通。在開展回采作業(yè)的時(shí)候，上隅角的瓦斯經(jīng)過(guò)漏風(fēng)區(qū)進(jìn)入采空區(qū)，之后在經(jīng)過(guò)聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)入排放巷中順利排出礦井，巷道布置如圖1所示。

圖1 巷道布置

1.2 “U”型通風(fēng)系統(tǒng)

在高瓦斯采煤工作面中使用“U”型通風(fēng)系統(tǒng)，需要在回采面中建造回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷兩條巷道。在實(shí)施煤礦回采作業(yè)的時(shí)候，運(yùn)輸巷中的氣流會(huì)順帶著將上隅角區(qū)域的瓦斯轉(zhuǎn)移到回風(fēng)巷里面，最終順利排出礦井。

2 兩種通風(fēng)方式的數(shù)值模擬分析

3215工作面出資按二采區(qū)三條集中巷的北側(cè)位置，和集中膠帶巷呈現(xiàn)出垂直的關(guān)系，并向北布置，停采線設(shè)置在集中回風(fēng)巷的北側(cè)100m的位置，停采線以里走向長(zhǎng)度為1874m，開切眼長(zhǎng)度為180m。煤層的地質(zhì)儲(chǔ)量大概為250萬(wàn)t，煤層平均厚度為5.8m。通過(guò)掌握和分析3215工作面的實(shí)際地質(zhì)和賦存情況，利用數(shù)值模擬的方法對(duì)兩種不同的通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)際作用進(jìn)行數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)與研究。

2.1 回采面采用“U+L”型通風(fēng)方式

針對(duì)兩種通風(fēng)方式進(jìn)行的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，其得到的數(shù)值模擬結(jié)果基本相同，其中存在的差異就是在利用“U”型通風(fēng)方式展開回采通風(fēng)操作的時(shí)候，受到“U+L”型通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置的瓦斯巷道的影響，采空區(qū)瓦斯的運(yùn)移深度相比較“U+L”型通風(fēng)方式來(lái)說(shuō)是明顯要大的。瓦斯運(yùn)移靠近采空區(qū)的距離和回采面到采空區(qū)內(nèi)聯(lián)絡(luò)巷距離相等，并且存在著上隅角向采空區(qū)漏風(fēng)的突出問題，在開展上隅角瓦斯的治理的過(guò)程中實(shí)施此通風(fēng)方案是比較方便的。

2.2 “U”型通風(fēng)方式

使用“U”型通風(fēng)方式，受到回采面空氣氣流的擾動(dòng)，回采面上隅角積累的部分瓦斯氣體會(huì)隨著氣流而轉(zhuǎn)移到回風(fēng)巷道內(nèi)部，之后順利從礦井排出，然而采空區(qū)存在著漏風(fēng)的情況，再加上回風(fēng)巷負(fù)壓現(xiàn)象的存在，會(huì)造成采空區(qū)瓦斯流經(jīng)裂隙并不斷的進(jìn)入回采面的現(xiàn)象，積累在上隅角位置，長(zhǎng)時(shí)間后可能出現(xiàn)上隅角瓦斯超限問題。

3 兩種通風(fēng)方式優(yōu)缺點(diǎn)分析

3.1 “U+L”型通風(fēng)方式優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：在回采面存在著氣流泄漏到采空區(qū)的現(xiàn)象，并在這個(gè)過(guò)程中導(dǎo)致瓦斯通過(guò)聯(lián)絡(luò)巷直接進(jìn)入瓦斯尾巷，最終送到采區(qū)回風(fēng)大巷。利用“U+L”型通風(fēng)方式可以有效的避免這個(gè)現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)上隅角和回風(fēng)巷中的瓦斯起到一個(gè)控制作用，使其濃度處在一個(gè)較為安全的程度。此外，還能進(jìn)一步增強(qiáng)瓦斯的治理效果，回采面的氣流可以保持較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定狀態(tài)，提高回采工作的安全性。

缺點(diǎn)：利用“U+L”型通風(fēng)方式需要布置瓦斯尾巷和多條聯(lián)絡(luò)巷，起到一個(gè)連接瓦斯尾巷和采空區(qū)的作用。因此在一定程度上增加的前期施工的成本和工作強(qiáng)度，此外也增加了回采面的漏風(fēng)量，不利于通風(fēng)工作和局部瓦斯?jié)舛鹊目刂疲⑶矣锌赡艹霈F(xiàn)瓦斯超出規(guī)定限制的問題。此通風(fēng)方式會(huì)對(duì)回采面巷道維護(hù)才產(chǎn)生一定的影響，使得采空區(qū)遺煤量發(fā)生增大現(xiàn)象，進(jìn)而不利于煤礦回采率的提升。

3.2 “U”型通風(fēng)方式優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：從組成結(jié)構(gòu)方面來(lái)看，“U”型通風(fēng)系統(tǒng)是比較簡(jiǎn)單的，在回采工作中的漏風(fēng)現(xiàn)象不是很明顯，進(jìn)而有效提高了通風(fēng)管理工作的質(zhì)量和效率。并且由于回采面巷道施工的整體強(qiáng)度和所設(shè)計(jì)區(qū)域較小，在開采初期對(duì)資源和成本的要求不很非常高。并且采空區(qū)不會(huì)出現(xiàn)煤柱遺留的問題，其整體的回采率也是比較高的。

缺點(diǎn)：采空區(qū)的瓦斯會(huì)因漏風(fēng)現(xiàn)象而呈現(xiàn)出現(xiàn)逐漸向上隅角轉(zhuǎn)移并聚集的局面，提高了瓦斯超限的概率，回風(fēng)巷道的瓦斯可能存在濃度超標(biāo)現(xiàn)象。

4 兩種通風(fēng)方式的上隅角瓦斯積聚情況分析

對(duì)王坡礦井下不同時(shí)期的瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)做收集和分析處理，可以制定出不同條件下3215工作面上隅角瓦斯體積統(tǒng)計(jì)表，對(duì)其中的數(shù)據(jù)信息展開研究可以發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)風(fēng)量相差無(wú)幾的情況下，回采面上隅角瓦斯體積分?jǐn)?shù)表明“U+L”型通風(fēng)方式要明顯低于“U”型通風(fēng)方式，采用“U+L”型通風(fēng)方式，其瓦斯體積分?jǐn)?shù)和安全臨界數(shù)值相差很多。因此在王坡礦3215工作面利用“U+L”型通風(fēng)方式是比較合理的。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)分析兩種不同通風(fēng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)內(nèi)容，決定采用在王坡礦3215工作面利用“U+L”型通風(fēng)方式，并且在開采過(guò)程中實(shí)施本煤層瓦斯抽采為主、采空區(qū)抽采為次的方法，同時(shí)結(jié)合使用邊采邊抽、邊掘邊抽的方式展開煤礦開采作業(yè)，控制上隅角瓦斯?jié)獾陀?.4%的標(biāo)準(zhǔn)，控制回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛鹊陀?.46%的標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)了工作面瓦斯的治療效果，保證了煤礦開采作業(yè)的安全性和順利性。