張俊強

(山東煤礦安全監(jiān)察局魯東監(jiān)察分局，山東 255086)

高瓦斯礦井極薄煤層采煤工作面“Y”形通風與瓦斯抽放綜合治理研究

張俊強

(山東煤礦安全監(jiān)察局魯東監(jiān)察分局，山東 255086)

針對東泰礦業(yè)有限公司一號礦高瓦斯難抽極薄采煤工作面隅角瓦斯超標問題，通過對工作面通風系統進行分析，提出采用“Y”形通風方式治理回風角隅瓦斯，并優(yōu)化布置了瓦斯抽放系統，改造后，經對比測試表明:工作面風流平均瓦斯?jié)舛冉档?.17%，回風流平均瓦斯?jié)舛冉档?.19%，回風隅角平均瓦斯?jié)舛冉档?.41%。

極薄煤層 隅角瓦斯 “Y”形通風

高瓦斯難抽極薄煤層回風隅角的瓦斯治理是衰老礦井面對的一項重大課題，由于煤層較薄，且又難以抽放，因此如何研究和采用不同的通風方式，解決采煤工作面隅角瓦斯治理和瓦斯抽放問題，徹底消除瓦斯隱患，保證工作面回采安全，是煤礦安全工作面中的一項重要任務。本文以山東東泰礦業(yè)有限公司一號礦426采煤工作面為例，通過工作面系統改造，解決高瓦斯難抽極薄煤層回風隅角的瓦斯超標問題。

1 礦井概況

山東東泰礦業(yè)有限公司一號礦隸屬于山東東泰礦業(yè)有限公司。礦井始建于1958年，歷經三次改擴建，核定生產能力為72萬t/a。目前，礦井主要開采3、4、7、10四個煤層。礦井有進風立井、提人副井、提矸副井和主斜井四個進風井，一個回風立井。礦井需要風量為8511m3/min，實際總進風量為9320m3/min，有效風量為8142m3/min，總回風量為10128m3/min，礦井有效風量率為87.36%，礦井等級孔為3.37m2，礦井負壓為3510Pa。2012年礦井核定通風能力為75.08萬t/a。礦井為高瓦斯礦井，瓦斯相對涌出量11.68m3/t，絕對涌出量16.85m3/min。其中4煤層采煤工作面瓦斯絕對涌出量為 1.73m3/min。

2 工作面基本情況

圖1 426工作面系統改造前通風系統圖

426采煤工作面為4煤層420采區(qū)的第五個采煤工作面，4煤層煤層厚度一般在0.65m左右，為極薄煤層，煤層直接頂為致密堅硬的石灰?guī)r，厚度在0.3～1.1m，變化較大，煤層底板為砂質頁巖。4煤層經鑒定為Ⅲ類不易自燃煤層，煤塵無爆炸性。2010年9月經河南理工大學瓦斯地質與瓦斯治理重點實驗室對礦井各煤層瓦斯數據測定，4煤煤層瓦斯含量為 4.5 ～4.96m3/t，瓦斯壓力為0.503～0.622MPa。426 采煤工作面走向長 310m，傾斜長度80m，工作面設計為高檔普采工作面，采用走向長壁后退式采煤方法采煤，工作面采用ZB-2型采煤機組落煤，單體液壓支柱配合高密度板支護頂板。426采煤工作面原設計采用“U”型通風方式通風，下順槽為進風巷，上順槽為回風巷，工作面需要風量為200m3/min，實際配風量為282m3/min。工作面的瓦斯監(jiān)控系統為KJ76N型瓦斯監(jiān)控系統，工作面安設有甲烷、溫度、粉塵等傳感器，其中甲烷傳感器T1安設在距工作面不大于10m處，T2安設在工作面回風巷風流匯合口以里10～15m處，監(jiān)控系統對工作面所有非本安電氣設備實行了閉鎖。工作面系統改造前通風系統見圖1。

由于工作面采用“U”形通風方式，在回采期間，回風隅角的瓦斯?jié)舛冉洺Ｌ幱诔逘顟B(tài)，回風隅角處瓦斯?jié)舛茸罡呖蛇_0.8%，瓦斯抽放管路進氣口處瓦斯?jié)舛冗_5%以上，且工作面采用高檔普采回采工藝，工作面上部掘進機窩需要進行放炮，放炮地點距離瓦斯抽放進氣口處3～5m，此處瓦斯?jié)舛纫堰_到爆炸下限 (瓦斯爆炸濃度為4%～16%)，為工作面的安全回采帶來了極大隱患。

3 采取的主要措施

為徹底解決426工作面回風隅角瓦斯?jié)舛容^高、瓦斯抽放管路進氣口距離放炮作業(yè)地點較近的問題，對照426工作面的實際情況，經分局和礦井有關技術人員對采煤工作面各種通風方式的綜合分析和論證，決定對工作面通風系統進行改造，采用“Y”形通風技術?！癥”形通風不容易形成回風隅角和通風渦流狀況，能夠較好地解決回風隅角的瓦斯問題，且采用“Y”型通風后，通過施工工作面后部回風道，可以將瓦斯抽放管路安裝在工作面回風道中，對工作面采空區(qū)實施抽放，抽放管路進氣口遠離放炮作業(yè)地點，可以較好地保證工作面的生產安全。

在對工作面“Y”形通風研究的基礎上，礦井編制了《426采煤工作面“Y”型通風方式瓦斯治理方案》(以下簡稱《方案》)，先后投資502.2萬元，掘進巷道600余米，完成了426采煤工作面“Y”型通風系統改造。改造后工作面的通風系統如圖2所示。

圖2 426工作面系統改造后通風系統圖

按照《方案》設計，在回采過程中，工作面采用沿空留巷的方式，保留工作面后退出口，即在工作面回風巷中沿下幫煤壁打好支柱，設置沙袋墻，形成沿空留巷。為防止和減少沙袋墻漏風，降低工作面有效風量，在壘沙袋墻時，采用水泥混合黃土對沙袋墻縫隙進行封堵。

工作面瓦斯抽放是將420采區(qū)安裝的瓦斯抽放系統，經420采區(qū)進風道，420采區(qū)軌道下山，426工作面上出口，接入426工作面采空區(qū)內，對426工作面采空區(qū)實施抽放，改造后抽放管路改由428工作面回風道，428工作面切眼進入426工作面回風道，抽放口沿保留出口沙袋墻接入426工作面老空區(qū)進行抽放。同時，在采煤工作面正?；夭善陂g，采取了加大工作面風量，將工作面配風量由原來的282m3/min加大到372m3/min，加強均衡生產，保證了現場的安全。

4 系統改造后數據分析

系統改造后，426采煤工作面配風量372m3/min;其中工作面上出口進風量為82m3/min，下出口進風量為290m3/min。工作面的風流和上出口的輔助進風流在上隅角處匯合后，回風沿428工作面出口和切眼，經428工作面回風道進入420采區(qū)回風道，形成“Y”型通風。自2013年10月19日開始回采，通過對系統改造前后工作面的面風流、面回風流和回風隅角的瓦斯情況進行不間斷的跟蹤檢查，選取系統改造前后各三天的數據進行對比。

工作面系統改造前，采用“U”型通風方式時，選取了10月6日、7日、12日三天礦井人工監(jiān)測的瓦斯數據與安全監(jiān)控系統監(jiān)測瓦斯數據進行了對比，安全監(jiān)控系統瓦斯數據見圖3、圖4，瓦斯變化情況見表1。

表1 “U”型通風人工監(jiān)測瓦斯?jié)舛缺?/p>

圖3 系統改造前10月6日、7日安全監(jiān)控系統圖

圖4 系統改造前10月12日安全監(jiān)控系統圖

自10月19日開始回采至10月31日，連續(xù)13天對工作面人工檢查瓦斯情況進行了跟蹤檢測，按每班三次檢查瓦斯，共選取了117次瓦斯檢查數據進行了對比，數據變化情況見圖5。

系統改造后，通過對10月25日、29日、31日礦井人工監(jiān)測數據和瓦斯監(jiān)控系統監(jiān)測的數據分析，安全監(jiān)控系統瓦斯數據見圖6、圖7，情況見表2。

圖5 系統改造后10月12日-31日人工檢查數據變化圖

表2 “Y”型通風人工監(jiān)測瓦斯?jié)舛缺?/p>

由以上瓦斯變化數據可以看出，采用“Y”型通風后，工作面風流最高瓦斯?jié)舛缺炔捎谩癠”型通風降低了0.26%，降低率為48%，平均瓦斯?jié)舛冉档土?.17%，降低率為50%;回風流最高瓦斯?jié)舛冉档土?.11%，降低率為22%，平均瓦斯?jié)舛冉档土?.19%，降低率為46%;回風隅角最高瓦斯?jié)舛冉档土?.29%，降低率為37%，平均瓦斯?jié)舛冉档土?.41%，降低比率為66%。從瓦斯監(jiān)控系統監(jiān)測的數據來看，1號傳感器最高瓦斯?jié)舛冉档土?.20%，降低率為41%，平均瓦斯?jié)舛冉档土?.17%，降低率為53%;2號傳感器最高瓦斯?jié)舛冉档土?.15%，降低率為26%，平均瓦斯?jié)舛冉档土?.10%，降低率為30%。

圖6 系統改造后10月25日、29日安全監(jiān)控系統圖

圖7 系統改造后10月31日安全監(jiān)控系統圖

5 結論

本文通過對426高瓦斯礦井極薄煤層采煤工作面通風系統改造，有效地降低采煤工作面的瓦斯。通過瓦斯抽放系統的改造，使瓦斯抽放管路進氣口遠離了放炮作業(yè)地點，放置在沙袋墻里面，有效地避免了放炮引起的瓦斯事故的可能，達到了綜合治理工作面瓦斯的目的，消除了瓦斯這一隱患，最大程度地保證了采煤工作面的安全回采。

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Study on Y-shape Ventilation and Comprehensive Control of Gas for the Mining Faces of the Extremely Thin Coal Seams in Gassy Coal Mines

ZHANG Junqiang
(Ludong Branch Bureau of Shandong Coal Mine Safety Supervision，Shandong 255086)

To solve the issue of the methane concentration in the corner exceeding the limitation in the mining faces of gassy and extremely thin coal seams in No.1 Coal Mine，Dongtai Mining Industry Co.，Ltd.，the paper analyzes the ventilation system of mining faces，puts forwards to apply Y-shape ventilation to control the gas in the runway corner，and optimizes the distribution of the gas drainage system.After the reconstruction，it is indicated in the comparison test that，the average methane concentration of the airflow in the mining faces decreased by 0.17% ，the average methane concentration of the return airflow decreased by 0.19%，and the he average methane concentration in the runway corner decreased by 0.41%.

Extremely thin coal seam;gas in the corner，Y-shape ventilation

張俊強，男，高級工程師，長期從事煤礦通風與安全工作，對礦井通風系統改造、煤礦瓦斯防治、礦井火災防治等防治技術研究工作，多年從事煤礦安全監(jiān)察工作。

(責任編輯 劉 馨)