李晨旭

【摘 要】 U+L及U+I（W型）型通風(fēng)是淺部煤層綜放開(kāi)采時(shí)常用通風(fēng)方式，根據(jù)礦井實(shí)際選擇合理通風(fēng)方式對(duì)確保礦井生產(chǎn)安全具有重要意義。本文采用模擬分析以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研實(shí)測(cè)技術(shù)手段，對(duì)礦井采取的U+L以及U+I綜放工作面瓦斯涌出、停斷電情況進(jìn)行分析，總結(jié)礦井在不同通風(fēng)方式下的優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)礦井實(shí)際情況給出不同通風(fēng)方式適用范圍建議。研究成果可以為礦井選擇合理通風(fēng)方式提供參考。

【關(guān)鍵詞】 綜放開(kāi)采;通風(fēng)方式;風(fēng)排瓦斯;采空區(qū);遺煤

【中圖分類號(hào)】 TD722 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 2096-4102（2020）02-0004-03

綜放開(kāi)采落煤量及瓦斯涌出量較大，上隅角瓦斯容易超限，影響開(kāi)采面生產(chǎn)安全。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，上隅角瓦斯中采空區(qū)涌出瓦斯占據(jù)到70%以上，而采取排放瓦斯巷是治理采空區(qū)瓦斯主要技術(shù)手段之一?，F(xiàn)階段，礦井常用通風(fēng)方式有U型、雙U型、Y型、U+L型、U+I型，其中U+L、U+I（W型）兩種方式在綜放工作面應(yīng)用較為廣泛。文中就上述兩種通風(fēng)方式應(yīng)用過(guò)程中存在問(wèn)題、應(yīng)用效果等進(jìn)行分析，并對(duì)瓦斯巷采空區(qū)瓦斯涌出及避免上隅角瓦斯超限的能力范圍進(jìn)行探討，以便能為礦井選擇適合的通風(fēng)方式提供一定參考。

1綜放開(kāi)采U+L與U+I排瓦斯概述

1.1 U+L排瓦斯

U+L通風(fēng)將瓦斯尾巷布置在回風(fēng)巷外側(cè)，具體見(jiàn)圖1。借鑒綜放開(kāi)采Y型通風(fēng)原理，采用U+L通風(fēng)時(shí)在綜放面回風(fēng)上隅角處布置木垛形成一段沿空留巷，使回風(fēng)流部分通過(guò)留巷段并攜帶部分采空區(qū)瓦斯，最后通過(guò)瓦斯尾巷排放瓦斯，從而解決回風(fēng)上隅角瓦斯超限難題。

1.2 U+I排瓦斯

采用U+I通風(fēng)時(shí)將瓦斯尾巷布置在回風(fēng)巷內(nèi)側(cè)，通過(guò)瓦斯尾巷將部分漏風(fēng)攜帶的瓦斯排出，具體見(jiàn)圖2。

2兩種通風(fēng)方式瓦斯治理效果比對(duì)

某礦主采2、3、9、11號(hào)煤層，厚度分別為6.7m、7.3m、4.8m以及5.2m?，F(xiàn)開(kāi)采2、3號(hào)煤層，2號(hào)煤層埋深為210m，頂板為砂巖、泥巖，厚度分別為3.2m、5.3m;底板為粗砂巖，厚度為5.9m;3號(hào)煤層距2號(hào)煤層底板68m，頂板為砂質(zhì)泥巖，厚度為2.2m;底板為細(xì)砂巖，厚度為4.3m。2、3號(hào)煤層瓦斯含量在3.2m3/t，3.7m3/t，煤層無(wú)自發(fā)火性、煤塵無(wú)爆炸性。

2.1模擬分析

采用ANSYS軟件按照3號(hào)煤層賦存條件對(duì)采用U+L、U+I型通風(fēng)時(shí)采空區(qū)瓦斯?jié)舛确治?。U+L通風(fēng)模式下模擬結(jié)果見(jiàn)圖3。

從圖3看出：（1）沿著煤層走向方向由于受到采面漏風(fēng)影響，采面后方20～30m范圍內(nèi)采空區(qū)瓦斯?jié)舛燃s15%;采面后方30m～280m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛蕊@著增加，且回風(fēng)巷側(cè)濃度高于進(jìn)風(fēng)巷側(cè);采面后方280m以外瓦斯?jié)舛绕骄€(wěn)定在85%。

（2）在豎向方向上，瓦斯?jié)舛葟拿簩拥装宓缴细擦严稁?nèi)呈現(xiàn)出逐漸增加趨勢(shì)，特別是在垮落帶與裂隙帶交匯處，瓦斯?jié)舛扔休^大變化。

（3）沿煤層傾向從進(jìn)風(fēng)巷到回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛瘸尸F(xiàn)逐漸增加趨勢(shì)，排放口引導(dǎo)采面通風(fēng)稀釋采空區(qū)瓦斯，降低上隅角瓦斯?jié)舛?。模擬顯示瓦斯尾幫、回風(fēng)上隅角瓦斯?jié)舛确謩e約為1.1%、0.7%，上隅角瓦斯?jié)舛冉咏V井規(guī)定0.8%上限。

U+I通風(fēng)時(shí)采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植记闆r見(jiàn)圖4。

從圖4看出：（1）U+I及U+L通風(fēng)方式下采空區(qū)內(nèi)在煤層走向、傾向以及豎向方向趨勢(shì)較為接近。

（2）采用U+I通風(fēng)時(shí)瓦斯尾巷形成的負(fù)壓區(qū)降低采空區(qū)瓦斯向回風(fēng)巷上隅角涌出量，上隅角瓦斯?jié)舛仍?.4%，為允許上限（0.8%）的50%。

（3）由于U+I通風(fēng)時(shí)瓦斯尾內(nèi)錯(cuò)回風(fēng)巷，使得回風(fēng)巷與瓦斯尾巷間產(chǎn)生風(fēng)壓差，瓦斯尾巷尾風(fēng)壓最低點(diǎn)。由于風(fēng)壓存在一方面可使得回風(fēng)巷后方部分采空區(qū)瓦斯向瓦斯尾巷流動(dòng)，另外一方面瓦斯尾巷可以截留涌向回風(fēng)巷的瓦斯，降低回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛?，從模擬結(jié)果看出，瓦斯尾巷內(nèi)濃度在1.4%，起到顯著的排放瓦斯效果。

不同通風(fēng)方式下的具體瓦斯?jié)舛饶M結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1清晰得出，U+I通風(fēng)時(shí)上隅角、回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛蕊@著低于U+L通風(fēng)，U+I通風(fēng)方式具有更強(qiáng)的瓦斯排放能力。

2.2現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試分析

2018年至2019年對(duì)礦井采取兩種通風(fēng)方式的工作面瓦斯治理效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，具體統(tǒng)計(jì)得出的不同工作面瓦斯治理情況見(jiàn)表2。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看出，礦井采用U+I通風(fēng)方式時(shí)采面由于上隅角瓦斯超限造成的斷電頻率遠(yuǎn)低于U+I通風(fēng)方式時(shí)斷電頻率，這表明在采面采用U+I通風(fēng)方式在上隅角更不易發(fā)生瓦斯超限，同時(shí)在采面內(nèi)未有其他的高瓦斯點(diǎn)出現(xiàn)，安全性更好。僅從統(tǒng)計(jì)結(jié)果得知，在礦井采用U+I通風(fēng)方式瓦斯治理效果更為顯著。

2.3綜放開(kāi)采U+I通風(fēng)瓦斯治理對(duì)策

在該礦采用U+I通風(fēng)方式時(shí)，主要采取的下述瓦斯防治措施。

（1）強(qiáng)化瓦斯尾巷維護(hù)及配風(fēng)管理。

（2）對(duì)回采工作面前方瓦斯地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)、煤層各分層及頂?shù)装鍘r性等情況進(jìn)行探測(cè)。

（3）對(duì)各個(gè)綜放開(kāi)采工作面來(lái)壓位置、強(qiáng)度、距離等礦壓資料進(jìn)行歸納總結(jié)，掌握綜放來(lái)壓規(guī)律，便于后續(xù)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

（4）在進(jìn)、回風(fēng)巷隅角位置堅(jiān)持退錨處理，使得切頂線以里頂板隨采面開(kāi)采及時(shí)垮落。

（5）采面正常生產(chǎn)期間應(yīng)確保進(jìn)風(fēng)巷隅角切頂線位置處布置的風(fēng)障質(zhì)量，密閉嚴(yán)密，在檢修時(shí)應(yīng)去掉進(jìn)風(fēng)巷風(fēng)障，及時(shí)對(duì)采空區(qū)內(nèi)的瓦斯疏排。

（6）配合采用采空區(qū)埋管、引巷抽放、鉆孔抽采等多種瓦斯抽放措施。

2.4瓦斯涌出異常防范措施

（1）強(qiáng)化對(duì)機(jī)電設(shè)備管理，及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，確保設(shè)備的防爆狀態(tài)完好，瓦斯斷電保護(hù)裝置處于靈敏、可靠狀態(tài)。

（2）合理組織礦井生產(chǎn)，杜絕出現(xiàn)突擊生產(chǎn)。

（3）采用U+I通風(fēng)方式時(shí)在瓦斯排放巷內(nèi)布置風(fēng)速傳感器，監(jiān)測(cè)巷道內(nèi)風(fēng)量，當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)量異常時(shí)及時(shí)對(duì)原因進(jìn)行排查。

3總結(jié)

（1）采用瓦斯尾巷治理采空區(qū)瓦斯涌出時(shí)，只有確保瓦斯圍巖穩(wěn)定，才可以實(shí)現(xiàn)瓦斯尾巷治理瓦斯功能，確保采面生產(chǎn)安全。采用U+I通風(fēng)方式較U+L具有更強(qiáng)的瓦斯排放能力及經(jīng)濟(jì)性。綜合分析，在后續(xù)采面設(shè)計(jì)瓦斯尾巷時(shí)應(yīng)盡量采取U+I通風(fēng)方式。

（2）U+L通風(fēng)方式具備更強(qiáng)的適用性，可以適用復(fù)雜地質(zhì)及頂板條件，但是在具體使用時(shí)應(yīng)做一些針對(duì)性改進(jìn)，具體措施為：①改進(jìn)回風(fēng)巷與瓦斯尾巷間聯(lián)絡(luò)巷施工工藝，并適當(dāng)縮短臨近聯(lián)絡(luò)巷間間距，強(qiáng)化對(duì)聯(lián)絡(luò)巷、瓦斯尾巷及聯(lián)絡(luò)巷與瓦斯尾巷、回風(fēng)巷間交匯處圍巖控制;②加強(qiáng)放煤工作管理，滿足條件時(shí)盡量采用排尾支架放煤工藝，從而減少開(kāi)采時(shí)采空區(qū)遺煤量，提升煤炭回收率，并降低采空區(qū)內(nèi)遺煤瓦斯釋放量。

（3）當(dāng)回采工作面具備以下條件時(shí)，也可以采用U+I通風(fēng)方式在滿足治理瓦斯的同時(shí)提升煤炭開(kāi)采率：①綜放開(kāi)采時(shí)采面絕對(duì)瓦斯涌出量在23m3/min以上，上隅角瓦斯超限治理困難;②煤質(zhì)堅(jiān)硬、構(gòu)造簡(jiǎn)單，開(kāi)采附近無(wú)顯著地質(zhì)構(gòu)造破壞帶，厚度在6.5m以上。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李文斌.切頂卸壓沿空留巷工作面通風(fēng)可靠性研究[J].山西能源學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，32（6）：1-3.

[2]趙亞杰.淺埋特厚煤層綜放工作面采空區(qū)遺煤自燃防治技術(shù)[D].包頭：內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2019.

[3]楊盼.單一厚煤層高瓦斯綜放面上隅角瓦斯積聚與超限治理技術(shù)優(yōu)化[D].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2018.

[4]常海雷，劉彥青，張浪，汪東，張書(shū)林，李偉.“U+I”型通風(fēng)形式下綜放工作面采空區(qū)遺煤及支架上方煤壁瓦斯放散與運(yùn)移規(guī)律研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2017，44（2）：39-44.

[5]劉洪偉.“U+L”型通風(fēng)方式在高瓦斯綜放工作面的應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2015（4）：55-57.

[6]范紅偉.U+L型與U+I型綜放工作面瓦斯排放效果對(duì)比分析研究[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014，30（3）：84-86.

[7]吳玉國(guó)，鄔劍明，王俊峰，周春山.綜放工作面“U+L”型與“U+I”型通風(fēng)方式下排放瓦斯效果對(duì)比[J].中國(guó)煤炭，2010，36（3）：101-103.