特厚煤層綜放工作面撤架期間通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究及應(yīng)用

翁旭澤

特厚煤層綜放工作面撤架期間通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究及應(yīng)用

翁旭澤

本文針對塔山煤礦8109綜放工作面停采撤架期間的通風(fēng)瓦斯問題，分析了工作面撤退期間鐵風(fēng)筒通風(fēng)系統(tǒng)布置的缺點(diǎn)，提出利用大流量抽放泵構(gòu)建通風(fēng)系統(tǒng)的方法，控制瓦斯?jié)舛龋_保撤架期間的風(fēng)量穩(wěn)定。

綜放工作面;停采撤退;通風(fēng)系統(tǒng);大流量抽放泵;鐵風(fēng)筒

1 礦井生產(chǎn)技術(shù)條件及存在問題

塔山煤礦是大同煤礦集團(tuán)公司為開發(fā)大同煤田石炭二疊系煤層而新建的第一座特大型現(xiàn)代化礦井。礦井首采煤層為石炭系3～5#煤層。該煤層傾角3～5°，埋深300～500 m，煤層厚度平均18.44 m，賦存穩(wěn)定。該煤層瓦斯含量為1.548～3.232 m3/t，瓦斯壓力0.224～0.245 MPa，屬低瓦斯煤層。但是在高強(qiáng)度綜放開采的條件下，工作面瓦斯涌出呈現(xiàn)低瓦斯賦存，高瓦斯涌出的特點(diǎn)。該煤層為自燃煤層，最短發(fā)火期為68天。

工作面采用綜采放頂煤的回采工藝，布置三條巷道，分別為皮帶巷、回風(fēng)巷、頂板高抽巷。其中，皮帶巷、回風(fēng)巷沿3～5#煤層底板掘進(jìn)，高抽巷作為工作面瓦斯治理的主要措施巷道，沿3～5#煤層頂板上方穩(wěn)定巖層中掘進(jìn)，垂直方向與回風(fēng)巷頂板相距20 m，水平方向與回風(fēng)巷內(nèi)錯20 m。目前，工作面撤架工作是利用帕提特2165型支架吊車將支架拉出，擺正，然后利用LWC型支架搬運(yùn)車裝車出井。支架的撤退順序?yàn)閺念^到尾，運(yùn)輸路線為：工作面撤架通道——工作面回風(fēng)巷——盤區(qū)輔運(yùn)巷——地面。

針對支架撤退的工藝以及工作面及巷道布置參數(shù)，傳統(tǒng)的局部通風(fēng)系統(tǒng)存在供風(fēng)量有限、風(fēng)筒維護(hù)困難、對于瓦斯的控制能力不足等問題。因此，塔山煤礦工作面撤架期間一直采用全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)布置，并在撤架通道布置一趟鐵風(fēng)筒，以增加通風(fēng)斷面，確保撤架期間工作面風(fēng)量。但是，該系統(tǒng)在撤架后期通道垮落后，隨著通風(fēng)斷面的不斷減小，供風(fēng)量仍存在問題，對瓦斯的控制能力不足，尤其是在全風(fēng)壓系統(tǒng)負(fù)壓較低的情況下，供風(fēng)量更加無法保證。為此，需要進(jìn)一步探索符合自身實(shí)際的撤架期間通風(fēng)系統(tǒng)的布置方式。

2 8109 工作面撤架期間鐵風(fēng)筒通風(fēng)系統(tǒng)布置方案

8109工作面是塔山煤礦一盤區(qū)布置的第8個工作面，工作面設(shè)計走向長度為2 023.5 m，可采走向長度為1 780 m，傾向長度為207 m，共布置121個支架，其中，ZF15000/28/42型普通支架113架，ZFG15000/28/ 42型過渡支架7架，ZTZ20000/30/42型端頭支架1架。工作面從2015年10月6日開始生產(chǎn)，到2016年8月17日停采，開始組織撤退工作。撤架期間的通風(fēng)系統(tǒng)布置見圖1所示。

圖一 8109工作面撤架階段通風(fēng)系統(tǒng)平面示意圖

由圖1可知，撤架期間，工作面通風(fēng)系統(tǒng)由正常生產(chǎn)期間的皮帶巷進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)巷回風(fēng)的系統(tǒng)改為回風(fēng)巷進(jìn)風(fēng)，皮帶巷回風(fēng)的系統(tǒng)，保證撤架路線始終處于進(jìn)風(fēng)風(fēng)流中，確保了撤架的安全。同時，為了保證撤架后期通道垮落后的通風(fēng)斷面，在工作面撤架通道內(nèi)鋪設(shè)了一趟直徑為600 mm的鐵風(fēng)筒，鐵風(fēng)筒出風(fēng)口布置在2109巷，超過撤架通道15 m，前端隨著工作面支架撤退不斷延接，始終保證進(jìn)風(fēng)口緊跟掩護(hù)支架。具體情況見圖2所示。

圖2 8109工作面撤架階段鐵風(fēng)筒布置示意圖

在撤架初期，工作面主要由撤架通道回風(fēng)，當(dāng)撤架后期通道頂板垮落后，工作面主要由垮落后的裂隙、孔隙以及鐵風(fēng)筒回風(fēng)。撤架期間的通風(fēng)系統(tǒng)形成后，工作面初期配風(fēng)量為1 640 m3/min，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛葹?.05%。

3 鐵風(fēng)筒通風(fēng)系統(tǒng)存在問題

10月20日早班工作面開始撤架工作，10月22日早班撤至25支架時，工作面1-22#支架段通道頂板垮落，通風(fēng)斷面急劇減小，現(xiàn)場實(shí)測工作面風(fēng)量僅為580 m3/min，其中鐵風(fēng)筒過風(fēng)量僅為180 m3/min?；仫L(fēng)流瓦斯?jié)舛茸罡呖蛇_(dá)1.9%。具體情況見圖3、圖4所示。

圖3 8109工作面撤架階段風(fēng)量變化曲線

圖4 8109工作面撤架階段回風(fēng)瓦斯?jié)舛茸兓€

初步分析原因有兩個方面：一方面，受一盤區(qū)大系統(tǒng)整體限制，8109工作面主扇提供負(fù)壓不足，導(dǎo)致工作面在斷面變小，風(fēng)阻急劇增大的情況下，無法提供足夠的負(fù)壓來保證供風(fēng)量；另一方面，撤架期間，撤架通道的支護(hù)能力不足，對鐵風(fēng)筒的保護(hù)不足，并對鐵風(fēng)筒有一定的破壞，從而致使通風(fēng)斷面遠(yuǎn)小于正常情況。

4 利用大流量抽放泵構(gòu)建通風(fēng)系統(tǒng)的方案及效果

針對8109工作面撤架期間出現(xiàn)的通風(fēng)瓦斯問題，考慮到工作面瓦斯抽放系統(tǒng)、抽放能力以及工作面撤架現(xiàn)狀，經(jīng)分析研究，提出了利用大流量瓦斯抽放泵構(gòu)建通風(fēng)系統(tǒng)，保障撤架工作順利進(jìn)行的方案。具體見圖5所示。

圖5 利用大流量瓦斯抽放泵構(gòu)建的撤架期間通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

具體做法就是：在2109巷靠撤架通道處10～20 m位置構(gòu)筑一道臨時密閉磚墻，并在墻內(nèi)預(yù)埋兩趟DN600瓦斯抽放管路，沿2109巷及繞道鋪設(shè)至1070回風(fēng)巷，與回風(fēng)巷瓦斯抽放管路對接，利用二盤區(qū)瓦斯抽放泵站內(nèi)的一臺2BEC80型水環(huán)真空泵和一臺（或兩臺）2BEC62型水環(huán)真空泵對工作面進(jìn)行機(jī)械式負(fù)壓抽放，保障工作面穩(wěn)定的配風(fēng)量。同時在2109巷口布置兩臺2×30 kW局扇，對2109巷形成的盲巷進(jìn)行局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)。

10月24日系統(tǒng)形成后，開啟一臺2BEC80型水環(huán)真空泵和一臺2BEC62型水環(huán)真空泵對工作面進(jìn)行抽放，進(jìn)風(fēng)側(cè)風(fēng)量穩(wěn)定在800 m3/min左右。同時，將回風(fēng)巷瓦斯通過抽放泵直接排至盤區(qū)總回聯(lián)巷。這一系統(tǒng)有效的確保了8109工作面后期撤架工作的順利完成。具體數(shù)據(jù)見圖3、圖4及圖6所示。

圖6 利用大流量瓦斯抽放泵供風(fēng)后排放口瓦斯?jié)舛茸兓€

5 結(jié)語

工作面收尾撤架期間的通風(fēng)系統(tǒng)布置極大的影響到撤架期間的安全。傳統(tǒng)的局部通風(fēng)系統(tǒng)對于特厚煤層綜放工作面撤架工藝來說并不合適，但是采用全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)又受到撤架通道支護(hù)效果、鐵風(fēng)筒保護(hù)效果以及大系統(tǒng)負(fù)壓的影響，在穩(wěn)定性和可靠性上仍存在不足之處。同時，采用全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)時，回風(fēng)側(cè)的瓦斯?jié)舛雀叩膯栴}不可回避。而利用大流量瓦斯抽放泵構(gòu)建的通風(fēng)系統(tǒng)能夠完美的解決撤架期間的通風(fēng)瓦斯問題，在穩(wěn)定性和安全性上優(yōu)勢明顯，是值得推廣的一種工作面撤架期間通風(fēng)系統(tǒng)布置方法。

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Research and application of ventilation system optimization during retreating supports in working face with thick coal seam

WENG Xu-Ze
(Datang Tashan Coal Mine Co.,Ltd.,Datong Coal Mine Group,Datong Shanxi 037001,China)

In view of the ventilation and gas problems during stopping mining and retreating supports in the 8109 fully mechanized working face of Tashan Mine,the ventilation system arrangement faults of the iron ventilator during re?treating are analyzed,the method of building ventilation system by using large flow drainage pump is put forward,it effec?tively controls the gas concentration of the working face and ensures the airflow stability during retreating supports.

Fully mechanized working face;Stopping mining and retreating;Ventilation system;Large flow drain?age pump;Iron ventilator

TD724+.3

B

1000-4866(2016)06-0010-03

10.19413/j.cnki.14-1117.2016.06.003

2016-11-5

翁旭澤，男，山西省靈丘縣人。2009年碩士畢業(yè)于北京科技大學(xué)安全工程專業(yè)，現(xiàn)任職于同煤集團(tuán)塔山煤礦通風(fēng)副總，工程師，主要專業(yè)研究方向是煤礦瓦斯治理及防滅火技術(shù)。