基于綜采面通風系統優化及瓦斯治理研究

上官鑫

（山西省長治經坊煤業有限公司，山西 長治 047100）

在綜采面的生產中，煤層賦存瓦斯涌出量大，需要在作業現場采取有效的通風措施，治理瓦斯，保證礦井的生產安全，提高礦井生產的綜合效益。以A 礦為例，在A 礦的井下綜采面中，采取了Y 型通風方式或偏Y 型通風方式，在實際的使用中體現出了一定的漏風現象和問題，瓦斯濃度的控制效果不理想。改造A 礦井下綜采工作面，要有針對性的改良不足之處，確保綜采工作面通風系統運行的可靠性、安全性效果。

1 綜采面通風系統的改造要點

A 礦井下綜采面的通風系統改造中，將原有的Y型通風系統改造成U 型通風系統，具體的實踐方法，是要待綜采面推移至與橫川平行狀態時，此時對橫川采取封閉處理，采空區內部的所有橫川都應該保持封閉狀態，內部不留設沿空留巷。考慮到在礦井綜采作業中存在高瓦斯的情況，會形成落煤的狀態，產生更多的瓦斯，形成瓦斯濃度超限的問題，改造通風系統，要將原本的多巷道進風和多巷道回風的特點保留下來，展開進一步的改造和升級，對上隅角瓦斯濃度超限的問題進行提前治理，制定綜合防治措施。將采空區瓦斯抽采作業和上隅角瓦斯稀釋的作業相互融合，用兩種方式進行對瓦斯的綜合治理，采空區瓦斯抽采將會體現出兩方面的功能，大幅度的降低了采空區內部氣壓，并對上隅角瓦斯濃度起到了管控作用，降低了上隅角瓦斯濃度水平，氣壓低點轉移到了采空區深部，降低了采空區漏風向移動至上隅角的風險[1]。在A 礦4312 綜采工作面巷道的布設中，使用兩進兩回的方式，43121 巷道43123 巷道分別被作為主進風巷道和具有輔助功能的進風巷道，43122 巷道43124 巷道則被作為回風巷道，4312 綜采面通風布設示意圖，如圖1 所示。

圖1 4312 綜采面通風布設示意圖

在采空區瓦斯抽采中利用到的工藝為立體化瓦斯抽采工藝，布設高位鉆孔、中為鉆孔，加強對橫川密閉墻的處理，通過埋管等方式，治理采空區的瓦斯風險，布設高位鉆孔、單個橫穿口，布設的數量為4 個，在綜采工作面頂板上方的40 m 處進行布設，高位鉆孔布設示意圖，如圖2 所示。布設中位鉆孔分兩個層位，一層是在每一層頂板上方的25 m 處，另一層則是在20 m 處位置，橫川密閉墻埋管，是在綜采作業持續推進時橫川，逐漸進入采空區的同時，要將400 mm的瓦斯抽采管預埋到橫川內。

圖2 高位鉆孔布設示意圖

2 綜采面通風系統的改造應用效果

綜采工作面作業期間，瓦斯治理的效果分析中，Y型通風節段和改造后的綜采工作面回風巷道風流中的瓦斯濃度相比，濃度有所降低，改造整個綜采工作面通風系統，形成了較強的綜采面瓦斯治理能力。建立起通風治理體系，在兩進一回的治理模式下，形成了以抽采為主、以風排為輔的良好環境，通風治理體系的功能更加完善。在整個綜采工作期間，上隅角瓦斯體積分數即值始終低于0.8%，抽采瓦斯量顯著的提升，風排瓦斯量則呈現出了大幅度降低的趨勢。這說明利用改造后的綜采面通風系統，可以提高綜采面煤炭的回采效率，實現高質量、高效率的生產目標[2]。

3 綜采工作面通風系統優化及瓦斯治理的有效措施

3.1 科學設置通風量

在綜采工作面的通風系統改造和優化中，為了提高對瓦斯治理的效果，發揮出綜采工作面通風系統的功能，實現高質量、高效率的瓦斯治理目標，營造良好的安全生產環境。在綜合治理瓦斯的過程中，應持續的改造綜采工作面通風系統，采取有效的措施，優化該系統的性能。例如在設置通風風量方面，要確保通風風量設置的科學性。上隅角發生瓦斯聚集的現象，此時需要通過增加上隅角位置的風流速度的方式，降低瓦斯的濃度，以達到治理瓦斯的目標，實現安全生產。通風正常的綜采面風流的速度是維持一定穩定性的，在速度一定的風流作用下，該位置的瓦斯濃度得不到有效的控制，保持回采面的生產安全、穩定性的前提條件下，要對采面通風量進行調整，科學的設置通風風量，確保綜采面通風系統改造的效果，發揮出治理瓦斯的功能[3]。

3.2 設置防漏風屏障

上隅角位置發生聚集瓦斯的現象時，破壞了綜采工作面的生產安全環境，通過科學設置防漏風屏障，提高綜采工作面通風系統的穩定性，增強瓦斯治理的效果，可以降低向采空區域漏風量，使涌出的高濃度瓦斯現象得到改進。在靠近采空區域的一旁使用防漏風屏障，合理地設置防漏風屏障，對瓦斯泄漏量進行控制，發揮出防漏風屏障的功能。在回風巷位置確保屏障安裝的可靠性，具有嚴密的防漏風屏障效果，投入到生產中，提高綜采工作面通風系統的穩定運行效果，實現對系統的改造和進一步升級，優化整體的綜采工作面安全性能[4]。

3.3 布設局部風機

將局部風機設置在回采面的合適位置，可以有效的提高綜采工作面的通風效果，防治瓦斯風險，在上隅角位置安設出風口，可以降低上隅角位置的瓦斯濃度，營造安全、可靠的生產環境。局部風機的安設過程需要保持移動狀態，隨著回采工作面的推進，局部風機也要隨之移動，發生位置上的變化，發揮出局部風機的功能優勢，降低瓦斯聚集的風險。利用風筒吹散上隅角的瓦斯，風筒的體積較小，在回采工作面的空間中，占據的面積有限，局部風機在正常運作中可以起到有效的瓦斯治理效果，對上隅角的瓦斯濃度加強了改善。營造了安全的綜采工作面環境，在綜采工作面的通風系統穩定運行中，煤礦生產的安全水平大幅度提高。

3.4 科學設置瓦斯尾巷

在治理瓦斯、綜采工作面的通風作業的環節，尾巷發出的作用是不可替代的，使用尾巷的過程中，由于內部沒有可燃材料，因此需要在完成了掘進作業之后將支護用到的物品拆除，例如木棚，此時在尾巷部分將會形成頂板冒落的風險，導致通風風阻進一步加重。因此在該問題的治理中，要采取聯合支護的方式，代替傳統的支護方法，通過科學的測量，在采空區側附近進行橫向貫通，避免瓦斯尾巷被外部環境所影響，保持巷道斷面處于良好的狀態下，清除通風阻力，適當的降低通風阻力所帶來的風險，提高對瓦斯的治理效果[5]。

3.5 設置和使用擋風簾

使用擋風簾，保證擋風簾設置的科學性、合理性，以實現對瓦斯超限問題的有效防范和治理，例如在上隅角發生瓦斯超限的現象時，可以使用擋風簾，起到增加風量的效果，將風流劃分成兩個部分，借助兩半風流的作用，吹散瓦斯上隅角位置流過的風，具有較強的瓦斯治理功能。吹散瓦斯，優化綜采工作面的安全環境，在選擇擋風簾時，對擋風簾的材料要加強重點關注，最好是確保風筒部的長度超過10 m。配合使用其他的工具排除瓦斯，例如引射器，可以與擋風簾配合使用，排除聚集瓦斯，降低瓦斯濃度，營造安全的動態工作面環境，改造綜采工作面通風系統的功能。

根據對綜采工作面通風系統改造的成果進行分析，在瓦斯治理綜采取有效的方法展開跟蹤觀察，驗證瓦斯濃度的變化參數，用有效的方法治理瓦斯，基本上實現了對系統的改造和優化目的。上隅角位置的瓦斯濃度降低，不超過0.55%，煤炭生產的日產量有所提高，這說明利用綜采工作面通風系統優化和瓦斯治理技術的改進，可以有效的降低風排瓦斯量，提高綜采工作面通風系統的穩定性和安全性，實現高效率的系統運行目標，提高安全生產的水平[6]。

4 結論

在通風系統的改造和瓦斯治理技術的應用研究中，要以提高綜采作業效率、保證綜采工作面安全性為目的，從安全生產、高質量生產兩個角度著手，采取有效的改造措施，優化綜采工作面的通風系統，提高對瓦斯的治理水平和治理效果，全面提高煤礦生產的作業安全性和綜合效益。