綜采工作面通風系統的優化應用

朱錦文

（晉能控股煤業集團七一煤礦， 山西 高平 048406）

1 9109 綜采工作面概述

晉能控股煤業集團七一煤礦9109 綜采工作面位于井田西北部，工作面北部為三中嶺廢棄立井，距井田邊界留設了20 m 保安煤柱；南部無建筑物，距9 號北回風大巷留設了30 m 的保安煤柱；西部為祁寨村莊，留設了60 m 的保安煤柱；東部無建筑物[1-3]。地表為耕地，溝谷發育。9109 工作面位于井田西北部，北部、西部為井田邊界，東部為9110 工作面采空區，南部與9 號北回風、北軌道、北膠帶大巷相接。

9109 工作面開采煤層為9 號煤層，可采指數為100%，變異指數為11.92%，通過地質資料分析，該煤層賦存穩定，9 號煤層位于太原組中部K4 灰巖之上，根據9109 工作面掘進時期對煤層厚度的觀測情況，得知該煤層厚度為1.4～1.7 m，平均厚度為1.51 m，煤層結構簡單，不含夾矸，變異系數為11.92%，可采系數為1。

根據《七一煤業礦井瓦斯涌出量預測報告》可知，礦井絕對瓦斯涌出量為1.17 m3/min，相對瓦斯涌出量為0.64 m3/t，根據工作面配風和瓦斯濃度檢測結果，預測工作面絕對瓦斯涌出量為0.36 m3/min，相對涌出量為0.2 m3/t[4]。

2 工作面原通風系統概況及存在問題分析

2.1 原通風系統概況

9109 工作面主要采用一進一回的U 型通風系統，9109 運輸順槽為進風巷，9109 回風順槽為回風巷，工作面設計需風量Qf2為477 m3/min。

風流走向：新鮮風流從地面→主、副斜井→9 號甩車場→9 號南軌道大巷（9 號南膠帶大巷）→9 號北軌道大巷（9 號北膠帶大巷）→9109 運輸順槽→9109工作面；污風風流從9109 工作面→9109 回風順槽→9 號北回風大巷→回風立井→地面。

通風設施：9109 工作面已形成完整的獨立通風系統，主要通風設施有9109 運輸順槽回風斜巷風門、9109 運輸順槽與9 號北回風大巷的風橋，建筑完善、合理。

2.2 原通風系統主要存在問題

2.2.1 漏風量大

9109 工作面采用U 型通風系統時，由于工作面與采空區之間未設置擋風裝置，而且在工作面上隅角和下隅角之間形成壓力差，在采空區內形成對流空間，導致工作面在回采過程中采空區內漏風量大。通過現場觀察發現，由于采空區內漏風量大，導致工作面回采時風量不足400 m3/min，風速不足2.0 m/s，致使工作面粉塵濃度大，能見度低。

2.2.2 上隅角瓦斯濃度高

采用傳統U 型通風系統時，由于上隅角存在窩風現象，以及采空區內的有害氣體在風壓作用下涌入上隅角，工作面自然風流無法對上隅角瓦斯進行排除，導致上隅角瓦斯濃度高。通過現場實測發現，工作面在前期回采中上隅角平均瓦斯濃度（體積分數）在0.9%左右，出現4 次上隅角瓦斯濃度超限情況，且導致工作面出現斷電現象，嚴重威脅著工作面的安全高效回采。

2.2.3 回風流中設備安裝困難

由于工作面在回采過程中部分機電設備需安裝在回風順槽中，如排水泵、鉆機等，而采用U 型通風系統時，回風流中瓦斯濃度（體積分數）高達1.6%，而且回風流中粉塵濃度高，不利于設備安裝安全，當回風流中瓦斯超限時，易出現瓦斯爆炸事故。

3 工作面通風系統優化

為了解決傳統U 型通風系統主要存在的上隅角瓦斯超限，瓦斯治理效果差等技術難題，避免上隅角出現瓦斯積聚現象，決定對原通風系統進行優化，提出了“U+L”型通風系統。

3.1 通風方式

9109 工作面采用“U+L”型通風系統時，工作面采用的是兩進一回的通風方式，及9109 回風順槽、運輸順槽兼做進風巷，在上隅角處進行沿空留巷作為回風巷。

由于9109 回風順槽鄰近9108 運輸順槽，且運輸順槽已掘進到位，9108 運輸順槽與9109 回風順槽間隔煤柱寬度為30 m，首先應在兩條巷道之間施工通風橫貫[5]。

通風橫貫規格為寬×高=4.0 m×3.5 m，橫貫與兩條順槽垂直布置，橫貫內頂板及兩幫支護與原巷道圍巖支護相同，每隔50 m 布置1 條通風橫貫。通風橫貫布置完成后，對每個橫貫內安裝2 道密閉墻。

工作面回采時，將9109 運輸順槽作為主進風巷，9109 回風順槽作為輔助進風巷，9108 運輸順槽作為主回風順槽；當工作面回采至第一個通風橫貫后打開橫貫內密閉。

工作面回采時，回風流沿橫貫進入回風巷內，隨著工作面不斷推進，第一個通風橫貫逐漸進入采空區內，此時對通風橫貫與工作面之間進行沿空留巷，如圖1 所示；當工作面回采至第二個通風橫貫時，打開橫貫內密閉，并對第一條沿空巷進行封堵。

圖1 9109 工作面優化后通風系統布置示意圖

3.2 沿空巷支護技術

為了保證沿空巷穩定性，決定對沿空巷采取安裝擋矸裝置，并對頂板施工錨索梁棚聯合支護。

當通風橫貫進入采空區后及時進行沿空留巷，留巷寬度為4.0 m，高度為3.5 m，沿空巷位于采空區側，對其安裝擋矸裝置，擋矸裝置主要由U29 鋼梁以及頂梁兩部分組成。

擋矸裝置高度為3.5 m，擋矸裝置采用錨桿固定在頂板上，裝置布置間距為1.0 m，擋矸裝置安裝后，在相鄰兩根裝置之間鋪設鋼筋網以及風筒布。

為了進一步提高沿空留巷頂板穩定性，在沿空巷頂板施工密集錨索吊棚，錨索吊棚布置間距為1.0 m，每架錨索吊棚采用2 根長度為4.5 m、直徑為17.8 mm的錨索起吊。

4 結語

通過對9109 工作面通風系統進行優化后，工作面在后期回采過程中的漏風量明顯減少，解決了采用傳統U 型通風時上隅角瓦斯積聚的技術難題，工作面在后期回采中也未出現因瓦斯積聚導致工作面斷電停產的現象，保證了工作面安全高效回采，取得了顯著應用成效。