三进两回偏Y型通风方式在高瓦斯矿井大采高

1、“三进两回”偏Y型通风方式在高瓦斯矿井大采高工作面的应用张 波(晋城煤业集团寺河矿,山西晋城048205)摘要: 通过现阶段工作面通风方式的缺点进行分析，提出了“三进两回”偏Y型通风，并对该通风方式的基本概念、巷道布置、优缺点、系统管理等进行了分析，对系统的管理进行了总结。关键词: 三进两回偏Y型通风方式;应用;通风瓦斯管理1、问题的提出现阶段高瓦斯矿井高产高效工作面通风方式主要有：两进一回或三进两回的“U+L”型、“双U”型、两进两回的“H”型，还有“U+I”型等等。虽然上述各种通风方式均能有效的解决工作面上隅角的瓦斯积聚问题，但是偏“Y”型通风方式回风尾巷需要沿空护巷，并需作一边界回风上山

2、，巷道维护和掘进工程量大；“U+L”型通风方式则不需要沿空护巷，但需作一专用回风顺槽，掘进工程量大；“H”型通风方式则是两条巷道需沿空护巷且可能影响风流的稳定性，管理复杂。为克服上述通风方式存在的缺点，有效地解决高瓦斯矿井薄煤层高产高效工作面的通风，现提出三进两回偏Y型通风方式。2、三进两回偏Y 型通风方式简介及原理在工作面采用五巷布置,其中三条进风巷,两条回风巷,具体是:工作面进风侧布置两条主进风巷,在回风侧紧靠工作面布置一条辅助进风巷,两条回风巷,辅助进风巷与回风巷间存在一个开路横川,是工作面的回风横川,另外,在工作面切眼后部存在一个与回风巷相通的尾部开路横川。主进风巷的风流经工作面切眼稀

3、释瓦斯后,一部分从回风横川回到回风巷,另一部分从上隅角经尾部开路横川回到回风巷,稀释了上隅角瓦斯,辅助进风巷的风流通过回风横川回到回风巷,一方面稀释回风巷瓦斯浓度在110 %以下,另一方面给上隅角施加正压,使上隅角部分风流从尾部开路横川回出。风流路线如下:图1 通风系统示意图3、三进两回偏Y 型通风方式的巷道布置、掘进及通风设施置(1)顺槽的条数一般为5条，即回采工作面上下顺槽分别布置两条（主进风侧）和三条（一条辅助进风巷和两条回风巷）。其中三条进风，两条回风。辅助进风巷与回风巷巷道之间用横贯联系。(2)工作面之间接替关系宜用顺采布置，这样可以利用首采工作面留下来的两条顺槽作为下一个回采工作面

4、的进风顺槽，新掘另外3条顺槽作为新的相邻接替工作面的回风顺槽和辅助进风巷。虽然，每个工作面需要5条巷道共同服务，但是，除第一个工作面需要掘进6条巷道外，其余工作面仅需新掘3条顺槽，此时布置的新工作面的3条新的顺槽的掘进采用多巷或双巷掘进，既节约了工程量，同时也可缓解采掘紧张的矛盾。(3)巷道的掘进。由于工作面年推进度高，为减少工作面搬家次数，工作面顺槽布置距离较长，一般大于2000 m ，因此生产中掘进面掘进供风距离长，故采用多巷或双巷掘进同时掘进，每隔50 100 m 打一联络巷，当两巷每掘进500 m后，把两巷局部通风机同时移至该处，依次掘进。多巷或双巷掘进的优点一是能解决高瓦斯矿井长距离

5、掘进的难题，供风距离短，工作面风量能达到要求一；二是部分巷道都处在进风流中，两帮释放的瓦斯易稀释；三是有利于瓦斯排放，抗灾能力增强。(4)为了防止或降低采空区瓦斯大量涌人回风巷，在横贯中应设置密闭。但采空区与工作面最近的一个横贯中不应设置密闭，以便工作面上隅角的瓦斯经尾部开路横川回到回风巷，可有效的防止上隅角的瓦斯聚集，从而可有效解决上隅角瓦斯集聚的问题。4、三进两回偏Y 型通风方式的优缺点相对于以上所述各种高瓦斯矿井高产高效工作面通风方式，三进两回偏Y型通风的具有以下优点：(1)采用双巷进风，双巷回风，因此，提高了工作面的抗灾能力，工作面安全性较好。(2)解决了上隅角瓦斯超限问题，上隅角风流

6、是工作面风流与运输巷风流汇合点，瓦斯浓度一般低，工作面机头的电气设备开启不会受瓦斯浓度的制约。(3)改善了掘进工作面的工作环境，有利于提高掘进工作面的工作效率，同时降低了掘进工作面瓦斯事故的发生。(4)由于工作面顺槽需要多巷或双巷布置，所以相对于以上所述各种高瓦斯矿井高产高效工作面通风方式，采用三进两回偏Y 型通风，巷道掘进和巷道维护工程量较小。虽然三进两回偏Y型通风在薄煤层高产高效矿井中有上述诸多优点，但也存在一些缺点：(1)联络巷施工量大；(2)采空区联络巷内密闭量大。5、三进两回通风方式在3301 面的应用5.1、基本情况3301工作面布置于上庄风井以东附近的东三盘区,走向长度2856

7、m ,倾斜长221m ,煤层平均厚度为6188m,采高设计为515m ,煤层倾角1°9°,煤层无爆炸性,无自燃发火倾向, 煤层瓦斯含量为9103 m3/t ,工业储量为634118万吨,可采储量589179万吨。工作面北侧为进风侧,布置两条进风顺槽,即33011 、33015 巷,33011 巷兼做皮带巷,工作面西侧为回风侧,布置一条进风顺槽(33013 巷),两条回风顺槽(33012、33014巷) ,工作面回采时,进风侧风流大部分沿工作面流动,然后进入回风侧,一部分进入采空区,携带采空区的瓦斯经尾巷横川排出。33013巷为辅助进风巷,其风流负责冲淡、稀释回风巷瓦斯浓度到

8、1%以下。附:3301面通风系统示意图2 。图2 3301 面通风系统示意图在33015巷侧和33013巷侧分别布置顺层瓦斯抽放钻孔, 抽放工作面煤体瓦斯, 工作面外段1657m在33015巷侧布置抽放钻孔462个,间距6m ,工作面里段1199m在33013巷侧布置抽放钻孔110个,间距3 m ,钻孔覆盖整个工作面,钻孔平均长度180m,钻孔直径94mm ,瓦斯抽放率25 %;在33012巷布置一趟DN350采空区抽放管路,抽放采空区瓦斯。5.2、工作面配风量和瓦斯浓度变化工作面总配风量在10000m3/min左右,其中33011、33015巷进风500m3/min左右,33013巷进风45

9、00m3/min 左右,工作面风排瓦斯量在9060m3/min ,配风量、风排瓦斯量、工作面风流瓦斯浓度、上隅角瓦斯浓度的测定数据见表1 ,曲线关系见图3 。表1 配风量、风排瓦斯量、工作面风流瓦斯浓度、上隅角瓦斯浓度的测定数据测定时间6.156.277.77.197.318.78.218.279.5工作面配风量m³/ min104501051210452104951029810412104001016410169风排瓦斯量m³/ min9081.7981.982.880.6285.9378.8672.6275.28工作面风流瓦斯浓度0.480.340.340.360.32

10、0.400.260.300.44上隅角瓦斯浓度0.450.380.500.420.360.620.320.320.46图3 配风量、工作面风流瓦斯浓度、上隅角瓦斯浓度变化曲线从表1 和图3 中可见工作面上隅角瓦斯浓度与工作面风流瓦斯浓度相近,工作面上隅角瓦斯浓度、工作面风流瓦斯浓度随工作面风排瓦斯量的变化不大,工作面上隅角瓦斯浓度与工作面风流瓦斯浓度始终处于较低受控状态。5.3、系统管理应注意的问题(1)回采时要超前工作面切眼封闭外侧主进风巷正巷,具体位置是当工作面支架立柱正对两主进风巷横川外帮时,要在超前工作面切眼并距切眼最近的横川(两主进风巷间) 里侧12 m 范围内,建密闭墙,封闭外侧主

11、进风巷正巷。(2)当工作面机尾支架支柱推进第N 个回风横川,并与第N 个回风横川外帮对齐,要打开第N - 1 个横川,当机尾支架尾梁末端超过第N 个回风横川里帮2 m 时,立即封闭第N + 1 个横川(尾部通风横川) ,工作面仅允许存在一个尾部通风横川,如存在两个或两个以上尾部通风横川,整个工作面区域瓦斯涌出量将难以控制,回风巷瓦斯浓度可能超限。(3)当工作面机尾支架支柱推进第N 个回风横川,并与第N 个回风横川外帮对齐,在打开第N - 1 个横川前,要在紧靠工作面的回风巷正巷建调节墙,具体位置在第N - 1 个横川向外5 m 处,保证该回风巷风流向里流动经最里边两回风巷间横川回到另一回风巷,

12、解决回风横川以里段回风巷的通风瓦斯问题。以上设施调整反复实施,见通风系统示意图1。(4)工作面上隅角必须打木垛,保证上隅角回风通道通畅。(5)辅助进风巷与回风巷间横川挡风墙必须可靠,尽量减少漏风。(6)必要时可在辅助进风巷内设置调节设施,调整主进风巷与辅助进风巷间风量分配。(7)在工作面进风、上隅角、工作面风流、回风巷风流必须安设瓦斯传感器,在瓦斯超限的情况下报警、断电。(8)工作面回风侧辅助进风巷与回风巷间每50m贯通一横川,在回采时随着采面的推进逐渐打开横川挡风墙,作为回风横川用,如横川间距大于50m ,上隅角回风通道就难以维护。5.4、系统应用效果寺河矿2301、3302、3301工作面

13、均应用了三进两回偏Y型通风方式,取得了良好效果,上隅角瓦斯始终处于受控状态,瓦斯浓度通常处在0.4%0.8%之间,最高日产量达到2.8万吨。6、实践经验与教训(1)三进两回偏Y 型通风方式是高瓦斯矿井大采高工作面通风的最佳方式,但必须将上隅角回风通道维护好,保证风流顺畅。(2)在高瓦斯条件下布置大采高工作面,必须进行充分的预抽,以减小风排瓦斯的压力,该通风方式应在大风量情况下应用。(3)在工作面推进过程中,对尾部开路横川及时封闭,并采用抽放采空区瓦斯等手段综合治理瓦斯。(4)辅助进风巷与回风巷间横川间距不能大于50 m ,否则上隅角回风通道就难以维护。(5)机头下隅角老塘悬顶面积不能超过8 m² ,否则必须采取强制放顶措施。(6)必须随时注意采面推进度,防止进、回风侧推进错过封闭时间,造成工作面区域瓦斯超限。(7)工作面仅允许存在一个尾部开路横川,如果超过一个就会造成回风巷瓦斯超限。参考文献1 张宝明，陈炎光中国煤矿高产高效技术M中国