并列雙U型通風(fēng)方式在高瓦斯礦井綜采工作面瓦斯治理中的應(yīng)用

王雙龍（山西煤炭運銷集團(tuán)陽城羊泉煤業(yè)有限公司，山西陽城048100）

并列雙U型通風(fēng)方式在高瓦斯礦井綜采工作面瓦斯治理中的應(yīng)用

王雙龍
（山西煤炭運銷集團(tuán)陽城羊泉煤業(yè)有限公司，山西陽城048100）

礦井瓦斯是煤礦井下采煤過程中治理的重點，而回采工作面則是重中之重。如何選擇合理的回采工作面通風(fēng)方式將會對礦井的安全生產(chǎn)進(jìn)行有效保證。通過對并列雙U型通風(fēng)方式的工作原理進(jìn)行分析，同時對兩種通風(fēng)方式進(jìn)行對比選擇，經(jīng)過研究，設(shè)置尾部聯(lián)絡(luò)巷在并列雙U型通風(fēng)方式中是一種非常關(guān)鍵的治理瓦斯的技術(shù)，可以提高瓦斯抽放能力、增大通風(fēng)能力，在設(shè)置中要保證尾部聯(lián)絡(luò)巷間距的合理性，通風(fēng)方式的合理性始終是對瓦斯進(jìn)行治理的關(guān)鍵所在。

并列雙U型；通風(fēng)方式；高瓦斯礦井；綜采工作面；瓦斯治理

礦井瓦斯是煤礦井下采煤過程中治理的重點，而回采工作面則是重中之重。采煤過程中的煤層或者巖層是回采工作面瓦斯的主要來源，采煤工作面生產(chǎn)安全與否主要由回采工作面瓦斯來決定，瓦斯?jié)舛戎饕ㄟ^風(fēng)量的多少對其進(jìn)行控制，通風(fēng)方式的選擇將會對回采工作面風(fēng)量產(chǎn)生制約作用，因此，選擇合理的回采工作面通風(fēng)方式是礦井安全生產(chǎn)的保證。

本次研究的對象為某煤業(yè)集團(tuán)，主要開采的煤層是3#和15#煤層，瓦斯的相對涌出量和絕對涌出量分別是15m3/t和63m3/t，為高瓦斯礦井。工作面主要在3#煤層的一盤區(qū)，作為首采工作面。煤層瓦斯含量非常大，加上受到臨近煤層以及采空區(qū)瓦斯涌出的影響，雖然在最短時間內(nèi)采取措施對瓦斯進(jìn)行抽放，但是在采掘煤炭的過程中始終會排放出一些有毒氣體，只有對這些有害有毒氣體進(jìn)行通風(fēng)稀釋，不斷改善工作環(huán)境，對通風(fēng)方式進(jìn)行合理選擇，才能對瓦斯問題進(jìn)行高效的治理。為此，并列雙U型通風(fēng)方式的選擇對于XV工作面布置工作來說至關(guān)重要。

1　并列雙U型通風(fēng)方式的工作原理

并列雙U型通風(fēng)方式的主要工作原理為，將4條巷道布置在工作面上，其中的2條巷道為進(jìn)風(fēng)巷，其余2條巷道為回風(fēng)巷。工作面的進(jìn)風(fēng)順槽是XV13013巷，同時這一進(jìn)風(fēng)巷也是工作面的主要運輸巷；工作面的膠帶順槽是XV13011巷，XV13013巷和XV13011巷兩巷之間每400m便有一溝通媒介，為聯(lián)絡(luò)巷，XV13012巷主要作為工作面的主要回風(fēng)順槽而存在，XV1014巷是工作面的輔運順槽，XV13011巷和XV1014巷兩巷貫穿了整個工作面，一同匯入到盤區(qū)的總回風(fēng)巷中，其中，XV13011巷和XV13014巷兩巷之間存在164m的聯(lián)絡(luò)巷，XV13013巷和XV1011巷兩巷風(fēng)量進(jìn)入工作面機(jī)頭，大部分風(fēng)量由機(jī)頭至機(jī)尾一直進(jìn)入XV13012回風(fēng)巷，其余小部分風(fēng)量進(jìn)入到采空區(qū)內(nèi)，并通過XV13014巷和工作面機(jī)尾處[1]。與此同時，XV13011巷和XV13013巷兩巷與工作面和XV13012巷共同組成U型通風(fēng)系統(tǒng)，對工作面和上隅瓦斯進(jìn)行稀釋。XV13011巷和XV13014巷形成一個U型通風(fēng)系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)對尾部聯(lián)絡(luò)巷的瓦斯進(jìn)行稀釋，這樣一來就形成了工作面并列雙U型的通風(fēng)方式，其主要工作原理就是對上隅風(fēng)流狀態(tài)進(jìn)行改變，使上隅集聚瓦斯的條件得到消除，同時進(jìn)行合理的配風(fēng)。

2　兩種通風(fēng)方式比較

這兩種通風(fēng)方式分別為并列雙U型通風(fēng)方式和大U套小U通風(fēng)方式，這兩種通風(fēng)方式中，大U套小U通風(fēng)方式中的“大U”會隨著采空區(qū)的不斷增加其線路也會不斷增長，同時采空密閉墻也會更多，采空面積就會更大，這樣一來瓦斯就會被隨之帶入到大U回風(fēng)巷中，如果回風(fēng)巷存在漏風(fēng)等現(xiàn)象，存在瓦斯超限的危險，這樣就會隨著風(fēng)量的增加而帶來更多瓦斯，“大U”的作用便會消失；并列雙U型通風(fēng)方式不會經(jīng)過采空區(qū)，但是它的通風(fēng)負(fù)壓作用存在的采空面積會很小，同時可以隨時使風(fēng)量得到增加，并對瓦斯涌出量得到抑制，所以這種通風(fēng)方式存在很大的瓦斯處理能力。雖然兩種通風(fēng)方式相比，并列雙U型通風(fēng)方式需要多施工一條巷道，但是這條巷道也可以在狹義工作面進(jìn)行重復(fù)使用，此外，從管理角度來看，與大U套小U通風(fēng)方式相比，并列雙U型通風(fēng)方式更容易對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)配。

3　尾部聯(lián)絡(luò)巷設(shè)置

設(shè)置尾部聯(lián)絡(luò)巷在并列雙U型通風(fēng)方式中是一種非常關(guān)鍵的治理瓦斯的技術(shù)，可以對上隅角風(fēng)流流場進(jìn)行改變。

3.1合理確定巷道間距

如果巷道之間的距離過遠(yuǎn)，很容易會將瓦斯從采空區(qū)中帶出，進(jìn)而造成超限等事故，但是如果巷道之間的間距過近，其工程量就會變大，施工效率也會降低。經(jīng)過試驗在XV1301工作面進(jìn)行選擇，應(yīng)該將巷道之間的間距控制在75m較為適宜。

3.2保證巷道通風(fēng)暢通

巷道通風(fēng)暢通是非常關(guān)鍵的，要想保證尾部聯(lián)絡(luò)巷一直到工作面通風(fēng)的暢通性，在設(shè)置的過程中應(yīng)該在采空區(qū)和沿煤柱之間隔出一段距離，這個距離最好控制在4～6m，在這個距離中建造一個木垛，以此保證尾部聯(lián)絡(luò)巷和上隅角之間通風(fēng)的暢通性。在XV1301工作面試驗中，風(fēng)量應(yīng)該控制在400m3/min左右，如果條件不允許就不能保證通風(fēng)暢通，所以應(yīng)該在XV13012巷中增設(shè)一些調(diào)風(fēng)設(shè)施，以此保證其風(fēng)量。

3.3嚴(yán)格控制漏風(fēng)現(xiàn)象

對機(jī)頭向采空區(qū)的漏風(fēng)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，如果采空區(qū)風(fēng)量變多，那么采空區(qū)瓦斯就會越多，治理起來便會存在很多困難。最理想的狀態(tài)就是保證采空區(qū)中的風(fēng)量應(yīng)該沿著支架尾梁前行，一直到機(jī)尾再分開，其中一部分進(jìn)入上隅角，其余部分進(jìn)入尾部聯(lián)絡(luò)巷中，這樣一來采空區(qū)瓦斯便得到了有效的抑制[2]。實際上，這種理想的狀態(tài)是很難做到的，所以只有通過在機(jī)頭架設(shè)支架的方法對漏風(fēng)量進(jìn)行控制，促進(jìn)漏風(fēng)量的減少（如圖1）。

4　并列雙U型通風(fēng)方式下對瓦斯進(jìn)行抽放治理

3#和15#煤層之間還有一個煤層，這一煤層的厚度約為400mm，將15#煤層、3#煤層之間的間距控制在50m，兩煤層之間還有5層煤，這5層煤的厚度約為2～2.5m，所以XV1301綜采工作面中不僅涌出了本層煤的瓦斯，同時還有3#煤層、15#煤層中的瓦斯，這些瓦斯在通風(fēng)負(fù)壓的作用之下逐漸向著工作面轉(zhuǎn)移，瓦斯涌出量也逐漸增大。XV1301綜采工作面中，可以通過多種抽放方式對涌出的瓦斯進(jìn)行抑制，進(jìn)而使風(fēng)排壓力得到減少，最終保證煤礦的安全生產(chǎn)。

圖1　采空區(qū)劉峰風(fēng)流流場

4.1對3#煤層采空區(qū)中瓦斯進(jìn)行抽放

XV綜采工作面工作面與3#煤層工作面采空區(qū)垂直，工作采空區(qū)中的瓦斯會隨著工作面的不斷推進(jìn)涌入到XV采空區(qū)中，瓦斯治理難度便會大大增加。為了使這些涌入到工作面的瓦斯得到減少，加大對3#煤層采空區(qū)瓦斯的抽放力度，不斷調(diào)節(jié)抽放量，將XV1301工作面與3#煤層工作面采空區(qū)聯(lián)系在一起，使采空區(qū)瓦斯抽放量得到增加，進(jìn)而使采空區(qū)抽放量得到降低[3]。

4.2本煤層瓦斯的抽放

XV13012巷煤層鉆孔的直徑為95mm，長度和孔間距分別為100m和5m。共在本煤層鉆孔180個，并將工作面與抽放系統(tǒng)相連接，保證孔口負(fù)壓在15～20 kPa，在此情況下瓦斯抽放濃度被控制在2.5%～6%，經(jīng)過詳細(xì)測算本煤層的瓦斯只要抽放10個月，就會獲得較好的抽放效果。

4.3本煤層采空區(qū)和上鄰近層瓦斯的抽放

采空區(qū)并瓦斯抽放系統(tǒng)為尾部聯(lián)絡(luò)巷抽放系統(tǒng)，這種瓦斯抽放方式在使用初期可能效果不是很明顯，但是隨著對工作面的不斷推進(jìn)，采空區(qū)的面積會得到不斷的增加，那么一直到抽放深部瓦斯時便會取得非常好的效果，可是從實際工作情況來看，并沒有取得預(yù)期的效果，瓦斯抽放濃度始終在1%以下，通過對這種現(xiàn)象的分析可以發(fā)現(xiàn)，之所以會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要是因為采空區(qū)瓦斯涌出量是有限的，因為受瓦斯抽放系統(tǒng)的影響，采空區(qū)中涌入的瓦斯量很少，很難使瓦斯?jié)舛茸兏撸@樣的抽放效果必然不會理想。

5　結(jié)語

并列雙U型通風(fēng)方式具有處理瓦斯能力強(qiáng)、通風(fēng)能力大等優(yōu)點，可以對上隅角風(fēng)流狀態(tài)進(jìn)行有效消除，同時保證不再為瓦斯積聚提供機(jī)會。為了保證通風(fēng)效果的實現(xiàn)，在設(shè)置中要保證尾部聯(lián)絡(luò)巷間距的合理性，對漏風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)格控制。本次研究中3#煤層瓦斯可以得到有效抑制，但是瓦斯的抽放效果并不顯著，不管到何時，通風(fēng)方式的合理性始終是對瓦斯進(jìn)行治理的關(guān)鍵所在。

［1］雷云，周明磊，王海東，等.三進(jìn)兩回通風(fēng)系統(tǒng)采空區(qū)瓦斯運移規(guī)律及其治理研究［J］.中國煤炭，2012（10）：101-104.

［2］張文濤，呂品，孫曉梅，等.張集礦綜采工作面瓦斯治理措施及效果分析［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2014（1）：103-108.

［3］莫達(dá)彪，張景鋼.采空區(qū)埋管抽放技術(shù)在U型通風(fēng)系統(tǒng)工作面上隅角瓦斯治理應(yīng)用研究［J］.華北科技學(xué)院學(xué)報，2014（4）：8-13.

(編輯：向飛)

Application of Parallel Double U-Ventilation in High Gas Mine Mechanized Mining Face Gas Controlling

WANG Shuang-long
（ShanxiCoal Transportation and Marketing Group，Yangcheng Yang Quan Coal Industry Co.，Ltd.，Yangcheng048100，China）

Coalmine gas is the focus of underground coalmining process，governance，and stope is a top priority.How to choose a reasonable way stope ventilation mine production safety will be effectively guaranteed.Through parallel double U-Ventilation works analyzed simultaneously compare the two ventilation mode select，through research，set up in parallel twin tails contact Lane U-ventilationmode is a very criticalgas treatment technology，You can improve gasdrainage capacity，increase ventilation capacity，in the settings to ensure the reasonableness of the tail contacted lane pitch always reasonable，ventilationmode is the key to the governance ofgas.

paralleldouble U；ventilation；high gasmine；mechanizedmining face；gas control

TD724

A

1009－9492(2015)06－0133－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.037

2015－02－04

王雙龍，男，1965年生，山西晉城人，大學(xué)專科，研究領(lǐng)域：高瓦斯礦井的瓦斯治理。