小西煤礦綜采工作面通風系統優化

李偉龍

(山西陽城陽泰集團小西煤業有限公司，山西 晉城 048105)

1 工作面概述

山西陽城陽泰集團小西煤業有限公司3105工作面設計走向長度為860 m，傾向長度為190 m，工作面開采3#煤層，平均厚度為4.0 m，煤層傾角為2°～6°，煤層視密度為1.46 t/m3。

3#煤層無偽頂，直接頂主要以細粒砂巖、砂質泥巖，局部為粉砂質泥巖、泥巖或泥質粉砂巖為主，平均厚度為5.9 m，基本頂主要以灰色細粒砂巖、泥巖互層為主，平均厚度為7.45 m。

小西煤礦為煤與瓦斯突出礦井，回采區域內瓦斯含量預測等值線15 m3/t～19 m3/t，絕對瓦斯涌出量預測等值線>25 m3/min,回采區域內瓦斯壓力等量線在0.92 MPa～1.13 MPa；3105綜采工作面絕對瓦斯涌出量為9.50 m3/min，絕對二氧化碳涌出量為0.89 m3/min。

2 3105工作面通風現狀

小西煤礦其它綜采工作面一直沿用U型通風方式，但對于具有煤與瓦斯突出的3105工作面，在采用U型通風方式，即3105膠帶進風順槽為進風巷，3105軌道回風順槽為回風巷，同時布置一條高抽巷，形成“U+I”型通風方式，從而便于工作面瓦斯治理。但是通過實際應用來看，傳統的“U+I”型通風方式存在很多問題，主要表現在以下幾方面：

1) 巷道掘進量大：采用“U+I”型通風方式時需施工一條高抽巷，高抽巷施工長度為860 m，巷道斷面規格為寬×高=3.5 m×3.0 m；導致工作面巷道掘進工程量大，增加了工作面掘進成本費用。

2) 通風風阻大：采用“U+I”型通風方式時，工作面一條進風巷，兩條回風巷，風流進入工作面后出現分流現象，分流后在兩條回風巷內風壓降低，導致回風流中風阻加大，出現回風不暢現象[1]。

3) 工作面漏風量大：工作面在進行U型通風時，在風壓作用下新鮮風流從端頭支架間隙處流入采空區，導致采空區漏風量大，出現工作面風流不足現象，同時采空區漏風造成采空區有害氣體如一氧化碳、瓦斯等向采空區涌出[2]。

4) 上隅角瓦斯超限：采用U型通風時，在上隅角出現通風不暢現象，導致上隅角瓦斯積聚現象，影響工作面安全高效回采。

3 W型通風系統應用

3.1 W型通風系統可行性分析

綜采工作面在回采期間采空區內瓦斯會形成三個賦存帶，分別為漏風影響帶、瓦斯滯留帶以及壓實積聚帶；其中漏風影響帶在工作面漏風作用下會將采空區內瓦斯帶入工作面，而瓦斯滯留帶、壓實積聚帶內瓦斯相對穩定，在不受老頂來壓影響下不會進入工作面，所以漏風影響帶范圍直接影響采空區瓦斯涌出量[3]。

采用W型通風時工作面兩邊為進風巷、中部為回風巷，相比U型通風方式進回風壓差相對減小，從減小了工作面漏風量，采空區內漏風影響帶范圍遠小于U 型工作面，如第142頁圖1所示，所以W型通風方式對高瓦斯或煤與瓦斯突出工作面瓦斯治理具有重要意義[4]。

圖1 綜采工作面通風U型、W型通風系統示意圖

3.2 W型通風布置方式

1) 優化后決定在工作面中部沿3#煤層底板掘進一條回風巷，巷道斷面規格為寬×高=3.0 m×3.5 m，巷道頂板采用鋼帶、錨桿、錨索進行聯合支護，兩幫采用玻璃鋼錨桿進行支護，回風巷超前應力區50 m范圍內采用單體柱+π型頂梁加強支護，對于破碎區采用錨索吊棚聯合支護。

2) 采用W型通風方式后取消原運輸順槽、回風順槽高位裂隙帶鉆場，改為在回風巷內布置高位鉆場，向采空區裂隙帶進行瓦斯預抽。為了提高本煤層瓦斯抽采效率，在回風巷兩幫分別向煤柱施工順層瓦斯抽放鉆孔，鉆孔深度為100 m，鉆孔布置距底板2.0 m處，鉆孔間距為10 m，鉆孔施工完后低鉆孔內安裝瓦斯抽放管路，并與回風巷內主管路連接，通過布置在采區臨時瓦斯抽放泵站進行工作面煤層瓦斯預抽。

3.3 W型通風優點及缺點

1) 工作面采用U型通風方式時，在上隅角處負壓相對較低，造成上隅角通風不暢現象，導致上隅角瓦斯超限；而采用W型通風方式時，工作面順槽為進風巷，中部為回風巷，從而避免了上隅角瓦斯積聚現象[5]。

2) 采用W型通風時兩條進風巷風量與U型通風單通道進風量相比風量相對較小，在配風量相同的情況下W型通風風阻僅為U型通風風阻的27%；但通風能力是U型通風能力的2倍～3倍，對工作面排瓦斯效果相對較好。

3) 采用W型通風時風壓差較小，采空區漏風量小，采空區內漏風影響帶長度不足U型通風的1/2，從而降低了采空區內有害氣體向工作面涌出量，工作面在設計時可適當增加工作面長度，提高工作面產量。

4) W型通風方式與“U+I”型通風方式相比，由原來頂板巖巷掘進改為煤巷掘進，減少了巖巷掘進工程量，縮短了巷道掘進周期及支護成本費用。

5) W型通風方式在實際應用中還存在一些不足，主要表現在以下幾方面：首先，采用W型通風時工作面回采期間回風巷壓力顯現嚴重，特別是超前應力區，應加強支護；其次，W型通風時在回風口出現風流斡旋現象，采煤機割煤至回風口粉塵濃度大，需對采煤機安裝導向風障。

4 結語

山西陽城陽泰集團小西煤業有限公司針對傳統綜采工作面U型通風系統時出現上隅角瓦斯超限、采空區漏風量大、瓦斯治理效果差等技術部難題，提出了W型通風系統，通過在3105工作面實際應用效果來看，采用W型通風后避免了瓦斯積聚現象，降低了采空區瓦斯涌出量，保證了綜采工作面安全高效回采，取得了顯著應用成效。