回采工作面通風系統優化方案分析

摘 要：王臺鋪煤礦回采工作面采用改進型“U+L”通風系統后，上隅角瓦斯控制在0.6%以下，避免了瓦斯超限事故，有效地治理回采工作面上隅角的瓦斯，且能有效避免采空區通風的重大隱患，同時極大地節省了成本，符合目前煤炭市場形勢嚴峻下成本控制需求。

關鍵詞：“U+L”；上隅角；瓦斯治理

瓦斯時煤礦五大災害之首，瓦斯災害事故是煤礦企業中危害最大，死亡比例最高的重大事故。回采工作面上隅角往往因頂板堅硬、機尾支架前移后頂板不能及時冒落，導致機尾處經常留有較大面積的懸頂，造成空間瓦斯積聚，當懸頂冒落或老塘冒落時，積聚區瓦斯被吹出就會造成上隅角的瓦斯超限，嚴重威脅工作面的安全生產。回采工作面上隅角瓦斯治理是一個持久的課題，煤礦通風工作者均有研究。

1 礦井基本情況

據2012年礦井瓦斯等級鑒定，王臺鋪煤礦綜采工作面瓦斯絕對涌出量為3.24m3/min，礦井生產能力為210萬噸/年，綜采工作面年生產能力為120萬噸，XV號煤層為中厚煤層，礦井采用中央并列式抽放式通風方式。經過50多年煤炭開采，前輩通風工作人員在開展日常礦井通風工作和瓦斯防治工作中，總結出了能有效防治回采工作面上隅角瓦斯的通風系統--“兩進一回”通風系統。但山西省新“一通三防”安全質量標準化標準規定：“回采工作面采空區禁止通風”，原有“兩進一回”通風系統不再適用于綜采工作面。因此，需要探索出一套既能符合新標準，又能有效治理回采工作面上隅角瓦斯的通風系統。

2 原有通風系統簡介

原有“兩進一回”通風系統布局現狀：主要進風風流由主進風順槽到工作面后，經回風橫川至回風順槽；輔助進風經上隅角直接回至回風順槽，可以有效地治理上隅角的瓦斯。前輩通風工作者經過多年地探索，形成了回采工作面通風系統固定模式：采煤隊組在工作面即將推過的輔助回風巷設置木垛，木垛間距為1m，木垛距煤幫的保持一定距離，當工作面推過后，其回風通道不受頂板冒落縮小通風斷面；形成通風橫川間距固定為80m，保障有效回風通道；定時調節主要進風和輔助進風的風量之比。

3 改造方案

王臺鋪煤礦通風工作人員為了尋求既能有效治理上隅角瓦斯，又符合新質量標準化標準的回采工作面通風方案，王臺鋪煤礦通風工作人員經過多方面的調研，并在本礦井進行試驗，結合試驗結果，本人提出了三種回采工作面上隅角瓦斯治理方案：

方案一：采用“U”型通風系統，并布置配套的上隅角高位抽放系統，且實施班班強制放頂措施。早在2011年本礦井并已在XV2312回采工作面試驗了“U”型通風系統治理上隅角瓦斯的通風方案，但單純的采用“U”型通風系統無法有效地治理上隅角瓦斯，試驗期間上隅角瓦斯保持與0.75%～1.2%之間，當老塘頂板局部垮落時，將采空區積存的瓦斯吹出，導致上隅角瓦斯一度高達2.2%，因此，單純地“U”型通風系統無法有效地治理上隅角瓦斯。

根據調研結果，部分礦井采用高位抽放，在工作面回風巷每80m施工一鉆場硐室，對工作面上隅角施工抽放鉆孔；同時工作面采用全部垮落法管理頂板：為保證兩端頭落山垮落充分，采取回取兩巷頂板錨桿托盤、鋼帶措施；老山頂板垮落仍不充分（≥2×5m2）時，工作面的頂板實施強制爆破放頂措施，以確保落山充分垮落。

方案二：仍然采用“兩進一回”通風系統，根據新標準規定，在原有木垛體上釘上板，并實施噴漿處理，使回風通道與采空區有效隔開，從而避免采空區通風。

方案三：改進“U+L”型通風系統，回風通道改進為負壓風筒。在XV2312回采工作面試驗了“U”型通風系統后，王臺鋪煤礦通風工作者組織了試驗了“U+L”型通風系統，即在采過的回風橫川設置調節風窗，以控制采空區的回風量，試驗結果證明，工作面按照回采作業規程計算配風，只要采空區保持回風（90～120m3/min），上隅角便不回出現瓦斯積聚現象。由于本方案不能消除采空區通風隱患，需要對本方案進行改進。

鑒于采空區回風量控制在90～120m3/min即能有效治理上隅角瓦斯，因此，將2根直徑為100mm的伸縮性硬質膠管一端固定在最近采過的調節墻上，另一端放置于距上隅角切頂線5m范圍內煤幫頂部（預先設置的幫錨桿），隨著工作面的推進而延伸（事先使用繩索牽引膠管的一端），則部分風量可通過硬質膠管回至回風巷中，科有效治理上隅角瓦斯。

4 實踐效果

綜合比較上述三種方案，結合王臺鋪煤礦XV號煤層瓦斯含量，最終選擇第三種綜采工作面通風系統。王臺鋪煤礦回采工作面采用該通風系統后，上隅角瓦斯控制在0.6%以下。改進后的工作面通風系統能有效治理回采工作面上隅角的瓦斯，且能有效避免采空區通風，符合目前煤炭市場形勢嚴峻下成本控制需求。

5 總結語

5.1 改進型“U+L”通風系統技術關鍵

通過實驗的方式，得出有效治理上隅角瓦斯，采空區回風通道配風量結果，并根據該結果設計隔離采空區的回風管路；回風管路要求不受頂板垮落而損壞或喪失回風斷面的現象，王臺鋪煤礦正試驗充填開采，本人將充填高使用的伸縮性壓膠管作為回風管路，基本能保證有效回風；同時保證管路隨工作面的推移，回風管路的吸風端向前延伸。

5.2 改進型“U+L”通風系統經濟效益

5.2.1 改進型“U+L”通風系統節省了回風通道設置木垛的成本和設置木垛人工成本。

5.2.2 原“兩進一回”通風系統工作面推進至通風橫川時，該調節墻必須全部拆除，帶回采至下一通風橫川時，又得重新修建成密閉墻；而改進后，只需在原有調節墻基礎上開啟小口，待回采至下一回風橫川時，在開口調節強基礎上直接實施密閉，節省了密閉材料和修建密閉的人工成本。綜采工作面月度推進按240m計算，節省木垛材料費用為12萬元，設施修建費用為2萬元，人工費用為3.4萬元，改進通風系統后，月度每一綜采工作面節省成本約15萬（扣除伸縮膠管成本和人工成本）。

5.3 改進型“U+L”通風系優缺點

缺點：（1）改進型“U+L”通風系優只能適用于瓦斯涌出量低的綜采工作面，王臺鋪煤礦綜采工作面瓦斯絕對涌出量為2.96m3/min，因此本系統具有其局限性。但綜采工作面瓦斯絕對涌出量低于5m3/min，可以根據本礦井實際情況，改進回風管路的斷面，保證回風量能滿足治理上隅角瓦斯需求。（2）不能保證布置在采空區的伸縮性硬質膠管不受頂板垮落而損壞。一旦受損，可在回風管路出風口所在的調節墻上開口，利用采空區局部漏風，仍能有效治理上隅角瓦斯。

優點：（1）能有效治理上隅角瓦斯；（2）避免采空區通風；（3）節省成本。

5.4 王臺鋪煤礦在治理瓦斯過程中不斷摸索，并通過科學分析、大膽實踐、認真總結、不斷完善，為其它兄弟XV號煤綜采面上隅角瓦斯治理提供豐富的實踐經驗，同時改進型“U+L”通風方式治理上隅角瓦斯也將成為王臺鋪煤礦瓦斯防治的主要方法，其應用前景廣闊。

作者簡介：吳應山（1983-），男，通風助理工程師，現在晉煤集團王臺礦通風區工作。