王台铺煤矿回采工作面通风系统优化方案分析

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【摘 要】王台铺煤矿回采工作面采用改进型“U+L”通风系统后，上隅角瓦斯控制在0.6%以下，避免了瓦斯超限事故，有效地治理回采工作面上隅角的瓦斯，且能有效避免采空区通风的重大隐患，同时极大地节省了成本，符合目前煤炭市场形势严峻下成本控制需求。

【关键词】“U+L” 上隅角 瓦斯治理

中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―382―01

瓦斯时煤矿五大灾害之首，瓦斯灾害事故是煤矿企业中危害最大，死亡比例最高的重大事故。回采工作面上隅角往往因顶板坚硬、机尾支架前移后顶板不能及时冒落，导致机尾处经常留有较大面积的悬顶，造成空间瓦斯积聚，当悬顶冒落或老塘冒落时，积聚区瓦斯被吹出就会造成上隅角的瓦斯超限，严重威胁工作面的安全生产。回采工作面上隅角瓦斯治理是一个持久的课题，煤矿通风工作者均有研究。

一、矿井基本情况：

据2012年矿井瓦斯等级鉴定，王台铺煤矿综采工作面瓦斯绝对涌出量为3.24m3/min，矿井生产能力为210万吨/年，综采工作面年生产能力为120万吨，XV号煤层为中厚煤层，矿井采用中央并列式抽放式通风方式。经过50多年煤炭开采，前辈通风工作人员在开展日常矿井通风工作和瓦斯防治工作中，总结出了能有效防治回采工作面上隅角瓦斯的通风系统——“两进一回”通风系统。但山西省新“一通三防”安全质量标准化标准规定：“回采工作面采空区禁止通风”，原有“两进一回”通风系统不再适用于综采工作面。因此，需要探索出一套既能符合新标准，又能有效治理回采工作面上隅角瓦斯的通风系统。

二、原有通风系统简介：

原有“两进一回”通风系统布局现状：如图1所示，主要进风风流由主进风顺槽到工作面后，经回风横川至回风顺槽；辅助进风经上隅角直接回至回风顺槽，可以有效地治理上隅角的瓦斯。前辈通风工作者经过多年地探索，形成了回采工作面通风系统固定模式：采煤队组在工作面即将推过的辅助回风巷设置木垛，木垛间距为1m，木垛距煤帮的保持一定距离，当工作面推过后，其回风通道不受顶板冒落缩小通风断面；形成通风横川间距固定为80m，保障有效回风通道；定时调节主要进风和辅助进风的风量之比。

三、改造方案：

王台铺煤矿通风工作人员为了寻求既能有效治理上隅角瓦斯，又符合新质量标准化标准的回采工作面通风方案，王台铺煤矿通风工作人员经过多方面的调研，并在本矿井进行试验，结合试验结果，本人提出了三种回采工作面上隅角瓦斯治理方案：

方案一：采用“U”型通风系统，并布置配套的上隅角高位抽放系统，且实施班班强制放顶措施。早在2011年本矿井并已在XV2312回采工作面试验了“U”型通风系统治理上隅角瓦斯的通风方案，但单纯的采用“U”型通风系统无法有效地治理上隅角瓦斯，试验期间上隅角瓦斯保持与0.75%～1.2%之间，当老塘顶板局部垮落时，将采空区积存的瓦斯吹出，导致上隅角瓦斯一度高达2.2%，因此，单纯地“U”型通风系统无法有效地治理上隅角瓦斯。

根据调研结果，部分矿井采用高位抽放，抽放布局示意图如图2，在工作面回风巷每80m施工一钻场硐室，对工作面上隅角施工抽放钻孔；同时工作面采用全部垮落法管理顶板：为保证两端头落山垮落充分，采取回取两巷顶板锚杆托盘、钢带措施；老山顶板垮落仍不充分（≥2×5m2）时，工作面的顶板实施强制爆破放顶措施，以确保落山充分垮落。

方案二：仍然采用“两进一回”通风系统，根据新标准规定，在原有木垛体上钉上板，并实施喷浆处理，使回风通道与采空区有效隔开，从而避免采空区通风。

方案三：改进“U+L”型通风系统，回风通道改进为负压风筒。在XV2312回采工作面试验了“U”型通风系统后，王台铺煤矿通风工作者组织了试验了“U+L”型通风系统，如图3所示，即在采过的回风横川设置调节风窗，以控制采空区的回风量，试验结果证明，工作面按照回采作业规程计算配风，只要采空区保持回风（90～120m3/min），上隅角便不回出现瓦斯积聚现象。由于本方案不能消除采空区通风隐患，需要对本方案进行改进。

鉴于采空区回风量控制在90～120m3/min即能有效治理上隅角瓦斯，因此，将2根直径为100mm的伸缩性硬质胶管一端固定在最近采过的调节墙上，另一端放置于距上隅角切顶线5m范围内煤帮顶部（预先设置的帮锚杆），随着工作面的推进而延伸（事先使用绳索牵引胶管的一端），则部分风量可通过硬质胶管回至回风巷中，科有效治理上隅角瓦斯。

四、实践效果：

综合比较上述三种方案，结合王台铺煤矿XV号煤层瓦斯含量，最终选择第三种综采工作面通风系统。王台铺煤矿回采工作面采用该通风系统后，上隅角瓦斯控制在0.6%以下。改进后的工作面通风系统能有效治理回采工作面上隅角的瓦斯，且能有效避免采空区通风，符合目前煤炭市场形势严峻下成本控制需求。

五、总结语

1、改进型“U+L”通风系统技术关键：

通过实验的方式，得出有效治理上隅角瓦斯，采空区回风通道配风量结果，并根据该结果设计隔离采空区的回风管路；回风管路要求不受顶板垮落而损坏或丧失回风断面的现象，王台铺煤矿正试验充填开采，本人将充填高使用的伸缩性压胶管作为回风管路，基本能保证有效回风；同时保证管路随工作面的推移，回风管路的吸风端向前延伸。

2、改进型“U+L”通风系统经济效益：

⑴改进型“U+L”通风系统节省了回风通道设置木垛的成本和设置木垛人工成本。

⑵原“两进一回”通风系统工作面推进至通风横川时，该调节墙必须全部拆除，带回采至下一通风横川时，又得重新修建成密闭墙；而改进后，只需在原有调节墙基础上开启小口，待回采至下一回风横川时，在开口调节强基础上直接实施密闭，节省了密闭材料和修建密闭的人工成本。综采工作面月度推进按240m计算，节省木垛材料费用为12万元，设施修建费用为2万元，人工费用为3.4万元，改进通风系统后，月度每一综采工作面节省成本约15万（扣除伸缩胶管成本和人工成本）。

3、改进型“U+L”通风系优缺点：

缺点：⑴改进型“U+L”通风系优只能适用于瓦斯涌出量低的综采工作面，王台铺煤矿综采工作面瓦斯绝对涌出量为2.96m3/min，因此本系统具有其局限性。但综采工作面瓦斯绝对涌出量低于5m3/min，可以根据本矿井实际情况，改进回风管路的断面，保证回风量能满足治理上隅角瓦斯需求。

⑵不能保证布置在采空区的伸缩性硬质胶管不受顶板垮落而损坏。一旦受损，可在回风管路出风口所在的调节墙上开口，利用采空区局部漏风，仍能有效治理上隅角瓦斯。

优点：⑴能有效治理上隅角瓦斯；

⑵避免采空区通风；

⑶节省成本。

4、王台铺煤矿在治理瓦斯过程中不断摸索，并通过科学分析、大胆实践、认真总结、不断完善，为其它兄弟XV号煤综采面上隅角瓦斯治理提供丰富的实践经验，同时改进型“U+L”通风方式治理上隅角瓦斯也将成为王台铺煤矿瓦斯防治的主要方法，其应用前景广阔。