綜采工作面通風系統(tǒng)優(yōu)化及瓦斯治理技術

崔江峰

(陽泉煤業(yè)集團新景煤礦有限責任公司，山西 陽泉 045000)

引 言

U型通風系統(tǒng)在我國每類綜采工作面中均被廣泛應用，該通風系統(tǒng)具有通風線路短、風阻小、風量損失少等優(yōu)點。但是，隨著煤礦生產(chǎn)技術水平的提高，礦井內各類機械設備投入使用，綜采工作面產(chǎn)量大大提升，工作面回采速度加快，造成工作面回采煤層瓦斯涌出量加大，瓦斯積聚現(xiàn)象嚴重，導致傳統(tǒng)U型通風系統(tǒng)無法滿足高產(chǎn)高效需求，所以，對于高瓦斯煤層回采時，采取合理有效的通風系統(tǒng)，對工作面安全高效回采具有重要意義。本文以新景煤礦8303工作面為例，為了解決工作面瓦斯超限現(xiàn)象，對工作面原通風系統(tǒng)進行優(yōu)化[1-5]。

1 概述

陽泉煤業(yè)集團新景煤礦有限責任公司8303工作面位于525水平，工作面走向長1 011 m，傾斜長210 m，面積212 310 m2。本工作面井下位于佛洼8號煤采區(qū)東部，東為8302工作面(未掘)，南為太舊高速保護煤柱，西為8304工作面(未掘)，北為采區(qū)大巷。本工作面上覆3#煤層7205、7203工作面已采，上下其余煤層均未開采。

8303工作面回采煤層為8#煤層，煤層賦存穩(wěn)定，結構簡單，煤層以鏡煤、亮煤為主，內生裂隙發(fā)育。本工作面煤層總厚1.50 m～2.28 m，平均厚度2.0 m，煤層結構為0.50(0.04)1.45，煤層傾角3°～11°，平均傾角6°，可采指數(shù)1，變異系數(shù)11.5%，儲存穩(wěn)定。8303工作面主要采用U型通風方式，工作面配風量為1 610 m3/min。根據(jù)通風部門提供資料，絕對涌出量為19.63 m3/min，相對涌出量為7.99 m3/t。

由于受通風系統(tǒng)、回采煤層賦存等影響，8303工作面在前期回采中煤層瓦斯涌出量較大，特別是工作面回采后采空區(qū)頂板垮落時，頂板裂隙帶富含高濃度瓦斯涌入采空區(qū)，造成工作面上隅角瓦斯積聚現(xiàn)象嚴重，不利于工作面安全高效生產(chǎn)。

2 工作面通風系統(tǒng)優(yōu)化

為了彌補8303工作面在前期回采中傳統(tǒng)U型通風系統(tǒng)的不足，通過研究決定對工作面通風系統(tǒng)進行優(yōu)化，采用偏Y型通風系統(tǒng)。

1) 由于8303回風順槽與8304回風順槽間隔煤柱寬度為20 m，所以通過調整通風系統(tǒng)將原8303回風順槽改為輔助進行巷，8304回風順槽作為8303工作面總回風巷。8303工作面為兩條進風巷，并進行沿空留巷，從而實現(xiàn)偏“Y”型通風系統(tǒng)。

2) 首先在8303回風順槽與8304回風順槽之間施工通風橫貫，橫貫間距為50 m，橫貫垂直順槽布置；工作面在過橫貫前需對工作面前方橫貫進行密閉處理。

3) 當工作面過第一個橫貫時及時打開密閉并安裝調節(jié)控制風流，隨著工作面推進，橫貫與工作面之間進行沿空留巷維護，沿空留巷寬度及高度為3.0 m，留巷段位于采空區(qū)側安裝擋矸支架及風筒布進行擋矸阻風作用。

4) 工作面回采時新鮮風流分別從8303回風順槽、運輸順槽進入工作面，然后沿沿空巷進入8304回風順槽，最后進入總回風巷。

5) 當工作面回采至第二個通風橫貫時，打開第二個通風橫貫并安裝調節(jié)，密閉第一個通風橫貫，并對第一段沿空巷進行密閉，進行第二段沿空留巷施工，以此類推直至工作面回采結束。

3 裂隙帶瓦斯抽采技術

為了避免工作面頂板裂隙帶瓦斯隨頂板垮落涌入采空區(qū)，決定采用高位鉆孔進行裂隙帶瓦斯抽采。

1) 為了不影響8303工作面正?；夭?，決定在8304回風順槽布置高位鉆場，鉆場布置在8303回風順槽與8304回風順槽之間的煤柱上。

2) 鉆場規(guī)格為4.0 m×4.0 m×2.0 m(長×深×高)，鉆場施工完后及時對鉆場煤壁及頂板進行支護，支護設計與原巷道支護設計相同。鉆場布置間距為80 m。

3) 鉆場施工完后在鉆場位于工作面?zhèn)让罕谏鲜┕じ呶涣严躲@孔，每個鉆場布置3個鉆孔(1#、2#、3#)，其中，1#鉆孔深度為120 m，鉆孔仰角5°，鉆孔水平角為30°；2#鉆孔深度為100 m，仰角為5°，水平角為20°；3#鉆孔深度為90 m，仰角為5°，水平角為10°。如圖1所示。

圖1 8303工作面通風系統(tǒng)優(yōu)化及裂隙帶瓦斯抽放鉆孔平面布置示意圖

4) 高位鉆孔施工完后對鉆孔內安裝瓦斯抽放管路，并與8404回風順槽內主瓦斯抽放管路連接，利用盤區(qū)臨時瓦斯抽放泵站進行瓦斯預抽，每個鉆場瓦斯抽放時間不得低于10 d，當工作面回采至距鉆場5.0 m時停止瓦斯抽采，進行下一個鉆場瓦斯抽采施工。

4 結語

對8303工作面進行通風系統(tǒng)優(yōu)化，以及建立合理有效的瓦斯抽采系統(tǒng)后，通過實際應用取得了顯著應用成效：

1) 通過對8303工作面原U型通風系統(tǒng)進行優(yōu)化，采用偏Y型通風系統(tǒng)后，解決了上隅角瓦斯超限現(xiàn)象，在風速不變的情況下，增加了工作面風量，降低了通風風阻；但是偏Y型通風系統(tǒng)需進行沿空留巷，增加了巷道維護成本費用，而且不利于采空區(qū)安全管理。

2) 通過對8303工作面采取鄰巷布置高位鉆場進行裂隙帶瓦斯預抽，解決了頂板裂隙帶瓦斯?jié)舛雀摺е马敯蹇迓浜蟛煽諈^(qū)瓦斯?jié)舛雀叩燃夹g難題，保證了工作面安全高效回采。

截止目前，8303工作面已回采到位，通過對工作面后期回采上隅角瓦斯及采空區(qū)瓦斯監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，通風系統(tǒng)優(yōu)化后上隅角瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.2%以下，采取高位鉆孔瓦斯預抽后，采空區(qū)瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.8%以下，取得了顯著的實際應用成效。