Y型通風(fēng)方式治理高產(chǎn)綜采面瓦斯研究

劉春水

摘 要：隨著礦井開(kāi)采的延伸和采煤工作面機(jī)械化程度不斷提高，采煤工作面“U”型和“U+L”型通風(fēng)方式中，工作面的上隅角及回風(fēng)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(wú)煤柱開(kāi)采沿空留巷布置，結(jié)合“Y”型通風(fēng)方式，合理調(diào)配風(fēng)量并進(jìn)行綜合瓦斯抽放，實(shí)踐證明能從根本上解決上隅角及回風(fēng)瓦斯管理困難的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：“Y”型通風(fēng)；瓦斯治理；瓦斯抽采

一、Y型通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

后退式采煤兩進(jìn)一回Y型通風(fēng)系統(tǒng)，兩條巷道進(jìn)風(fēng)，使通過(guò)工作面的風(fēng)量相對(duì)減少，有助于防止工作面煤塵飛揚(yáng)，改善工作面環(huán)境，減少采空區(qū)漏風(fēng)和瓦斯涌出，從而具有防止工作面瓦斯積聚的作用。兩進(jìn)一回Y型通風(fēng)系統(tǒng)的主進(jìn)風(fēng)通過(guò)工作面，稀釋煤層瓦斯，并利用在采空區(qū)維護(hù)的回風(fēng)巷，有控制地向采空區(qū)回風(fēng)巷漏風(fēng)，使采空區(qū)瓦斯直接進(jìn)入回風(fēng)巷，而副進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)風(fēng)的作用在于驅(qū)散上隅角瓦斯積聚，并具有稀釋回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛鹊淖饔谩型通風(fēng)系統(tǒng)，其中一條巷道可專(zhuān)用作排瓦斯巷，巷道中無(wú)人員和設(shè)備，提高瓦斯允許濃度和風(fēng)速，從而提高其通風(fēng)能力。Y型通風(fēng)系統(tǒng)由于其沿空留巷使采空區(qū)漏風(fēng)方向改變，瓦斯隨漏風(fēng)直接涌向沿空回風(fēng)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(fēng)系統(tǒng)。

二、工作面“Y”型通風(fēng)及沿空留巷技術(shù)

工作面運(yùn)輸巷和材料巷均為進(jìn)風(fēng)，運(yùn)輸巷主進(jìn)風(fēng)，材料巷輔助進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)從工作面沿運(yùn)輸巷采空區(qū)側(cè)充填墻體作為留巷的回風(fēng)聯(lián)巷，進(jìn)入采區(qū)回風(fēng)巷（見(jiàn)圖1），使工作面的上隅角處于進(jìn)風(fēng)側(cè)，解決了上隅角瓦斯?jié)舛瘸迒?wèn)題。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(jìn)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(fēng)系統(tǒng)示意

三、型通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流及瓦斯分布規(guī)律

（一）兩進(jìn)一回Y型通風(fēng)系統(tǒng)是治理工作面瓦斯，配合無(wú)煤柱開(kāi)采最有效的通風(fēng)系統(tǒng)之一，但其效果還取決于采場(chǎng)風(fēng)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(fēng)巷，即主進(jìn)風(fēng)流一部分沿工作面經(jīng)采空區(qū)流入回風(fēng)巷，從而導(dǎo)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(fēng)巷，使工作面瓦斯?jié)舛冉档?，避免了U型通風(fēng)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(yán)重影響正常生產(chǎn)。

（二）沿工作面風(fēng)流方向，由于不斷有風(fēng)流進(jìn)入采空區(qū)，所以工作面有效風(fēng)量不斷減少，距主進(jìn)風(fēng)巷40 m范圍內(nèi)風(fēng)量下降較快，漏風(fēng)率為10%左右，以后下降速度較慢，工作面漏風(fēng)率為20%左右。瓦斯?jié)舛燃坝砍隽垦亓鞒淘黾?，其原因是風(fēng)量減少，煤壁和落煤瓦斯涌出量增加。

（三）沿空巷內(nèi)風(fēng)流方向，距工作面30～ 40 m范圍內(nèi)是最大的漏風(fēng)區(qū)域，瓦斯?jié)舛?、風(fēng)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(fēng)率與采煤方法、機(jī)械化程度有關(guān)。機(jī)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(dá)60%～ 70%，漏風(fēng)率一般為10%～ 30%巷旁支護(hù)質(zhì)量直接關(guān)系到工作面漏風(fēng)的大小，合理的漏風(fēng)有利于防止上隅角瓦斯積聚，且工作面風(fēng)量滿足生產(chǎn)的要求。主、副進(jìn)風(fēng)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(fēng)率、通風(fēng)方式系數(shù)等。主、副巷配風(fēng)比隨工作面漏風(fēng)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(wú)關(guān)。

四、Y型通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)能力和治理瓦斯的能力分析

對(duì)于一個(gè)具體的工作面來(lái)講，當(dāng)允許風(fēng)速和主進(jìn)風(fēng)巷、副進(jìn)風(fēng)巷及沿空巷的斷面積為定值時(shí)，其所通過(guò)的最大風(fēng)量為定值，也就是說(shuō)風(fēng)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(jìn)風(fēng)巷斷面積以10 m2計(jì)算，沿空留巷斷面積也以10 m2計(jì)，按現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的允許最大風(fēng)速為4 m/min計(jì)算，工作面Y型通風(fēng)系統(tǒng)最大的通風(fēng)能力為2 400 m3/min；若進(jìn)風(fēng)巷斷面為12 m2時(shí)，最大通風(fēng)能力將達(dá)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(fēng)巷允許瓦斯?jié)舛?.0%計(jì)算，工作面Y型通風(fēng)系統(tǒng)治理瓦斯的最大能力24～ 28.8 m3/min。需指出的是：在進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道及工作面允許風(fēng)速一致時(shí)，U型和Y型通風(fēng)系統(tǒng)最大通風(fēng)能力相同。因此，要提高Y型通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)能力，必須提高沿空回風(fēng)巷的允許風(fēng)速或預(yù)留較大的斷面積，避免變形使通風(fēng)能力下降。

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

五、結(jié)語(yǔ)

在高瓦斯礦井，工作面采用U型和U帶尾巷型通風(fēng)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(fēng)巷瓦斯經(jīng)常超限，影響正常生產(chǎn)。受瓦斯制約，單個(gè)綜采工作面生產(chǎn)能力將不可能達(dá)到7 000～10 000 t/d高產(chǎn)高效的要求。超限問(wèn)題最有效的通風(fēng)系統(tǒng)，提高沿空留巷瓦斯允許濃度或風(fēng)速，可提高綜采面通風(fēng)和治理瓦斯的能力，進(jìn)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(fēng)系統(tǒng)治理瓦斯效果越好。

參考文獻(xiàn)

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