高瓦斯突出礦井沿空留巷“Y”型通風研究①

摘 要：針對雙突高瓦斯、復雜應力、三軟煤層群地質條件，沙曲礦在4.5m厚煤層條件下，首次試驗研究應用了無煤柱沿空留巷“Y”型通風技術。此項技術的試驗應用成果，為我國類似條件高瓦斯突出礦井無煤柱沿空留巷煤與瓦斯共采提供了實踐指導與技術支持，對改善礦井安全生產條件具有重要的意義。

關鍵詞：突出礦井 沿空留巷 “Y”型通風

中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0094-01

傳統“U”型[1]及“兩進一回”通風方式，由于采空區漏風攜帶采空區高濃度瓦斯匯集至工作面上隅角并由風流排出，無論采用何種方式都不能從根本上解決上隅角瓦斯超限和瓦斯積聚問題，影響采煤工作面安全、高效生產。根據國內先進高瓦斯工作面瓦斯治理經驗，24207綜采面試驗采用“Y”型通風，并沿采空區邊緣沿空留巷實施無煤柱連續開采，解決工作面瓦斯問題。

1 工作面概況

24207工作面沙曲礦北二采區第七工作面，絕對瓦斯涌出量51.22～61.46 m3/min，本煤層瓦斯涌出占64%，鄰近層瓦斯涌出占36%。隨著礦區開采深度增加，瓦斯問題將日趨嚴重。因此，必須采取有效的綜合治理措施[2]。

2 沿空留巷設計

24207工作面為走向長壁綜采全高全垮落工作面，工作面為3#、4#煤層合并開采，開采均厚4.3 m，留巷墻高大于3.5 m，且直接頂為泥巖，厚度5.6 m，硬脆易冒落，不利于留巷維護與管理，留巷難度較大。為此，沿空留巷采用小跨度留巷，為了保證通風斷面，跨度設計為3 m，墻體寬度4 m。24207工作面膠帶巷進行沿空留巷，沿空留巷通過間距50 m橫貫與尾巷構成工作面“二進一回”Y型通風系統。

2.1 沿空留巷充填系統

沿空留巷隨采煤工作面推進而延伸，根據采煤工作面和留巷的連續性，要求充填材料（基本組分為水泥、粉煤灰、砂石骨料、復合外加劑和水）的輸送必須不間斷。礦井通過創新充填支架、材料及泵送等充填工藝技術，快速機械化構筑高強支撐體將回采巷道保留下來，實現了沿空留巷與綜采工作面推進同步進行。

2.2 充填墻體寬度確定

沙曲煤礦24207工作面43f64e0470627461430ea2df5cbc8c4bd24160d3ef67598a2b27840348c0ea586.0 m采高沿空留巷墻體寬度經驗法認為不應小于2.8 m，寬度值應在2.8～4.0 m之間；通過數值模擬[3]研究表明，墻寬最優值應在3.0～4.0 m之間。工程類比窄煤柱及無煤柱開采經驗，一般充填留巷墻體寬度與采高比在1～1.5，24207工作面為3#、4#煤層合并開采，留巷墻體較高大于3.5 m，本次工作面留巷設計充填墻寬4.0 m。

2.3 充填墻體的加固

為提高充填墻體結構穩定性、完整性及結構剛度，充填墻體內應合理布筋，若嚴格按照混凝土配筋原理進行設計配筋，鋼筋使用量大，施工復雜，投入巨大。綜合考慮沿空留巷充填墻體所承受載荷及破壞形式，每次充填墻體長度為2.4 m，寬度4 m，高度4m，具體配筋設計如下：以柱狀體框式配筋在充填墻體內布筋，鋼筋骨架與金屬網組合，網間及網與鋼筋骨架間固定，采用金屬絲扎接牢固。

2.4 留巷充填方式和留巷位置

24207工作面采用機械支模進行充填留巷，工作面回采4個循環進行1次充填的作業循環，每次充填長度為2.4 m。為了提高留巷的穩定性，留巷設計采用小跨度留巷，留巷巷道寬度為3 m，墻體寬度4 m，其中3 m位于采空區內。

3 結語

（1）通過沙曲礦沿空留巷“Y”型通風煤與瓦斯共采關鍵技術的成功應用，解決了雙突高瓦斯復雜應力三軟煤層群進入深部開采面臨的合理通風、瓦斯治理、巷道支護等重大安全生產技術難題。

（2）通過首采關鍵卸壓層，沿首采面采空區邊緣快速機械化構筑高強支撐墻體將回采巷道保留下來；在留巷內布置鉆孔抽采采空區及鄰近層卸壓瓦斯；采用無煤柱連續開采，實現被保護層全面卸壓；綜采工作面采煤與卸壓瓦斯抽采同步推進，實現了煤與瓦斯安全高效共采。

（3）抽采的高、低濃度瓦斯分別輸送到地面加以利用，實現了節能減排，創造的經濟、社會、環境效益顯著，實現了礦井的安全高效、可持續發展，為我國類似條件高瓦斯突出礦井無煤柱沿空留巷煤與瓦斯共采提供了實踐指導與技術支持。

參考文獻

[1] 柏發松，鄭群，周汝洪.高瓦斯煤層群開采沿空留巷U型通風煤與瓦斯共采試驗研究[J].礦業安全與環保，2010（4）：40-45.

[2]袁亮.低透氣性煤層群無煤柱煤與瓦斯共采理論與實踐[J].中國科學院材料，2011（11）.

[3] 楊陽.三軟煤層巷道底板鉆孔卸壓的數值模擬優化[J].中州煤炭，2009（11）：12-14.