高瓦斯突出矿井沿空留巷“Y”型通风研究①

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摘 要：针对双突高瓦斯、复杂应力、三软煤层群地质条件，沙曲矿在4.5m厚煤层条件下，首次试验研究应用了无煤柱沿空留巷“Y”型通风技术。此项技术的试验应用成果，为我国类似条件高瓦斯突出矿井无煤柱沿空留巷煤与瓦斯共采提供了实践指导与技术支持，对改善矿井安全生产条件具有重要的意义。

关键词：突出矿井 沿空留巷 “Y”型通风

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0094-01

传统“U”型[1]及“两进一回”通风方式，由于采空区漏风携带采空区高浓度瓦斯汇集至工作面上隅角并由风流排出，无论采用何种方式都不能从根本上解决上隅角瓦斯超限和瓦斯积聚问题，影响采煤工作面安全、高效生产。根据国内先进高瓦斯工作面瓦斯治理经验，24207综采面试验采用“Y”型通风，并沿采空区边缘沿空留巷实施无煤柱连续开采，解决工作面瓦斯问题。

1 工作面概况

24207工作面沙曲矿北二采区第七工作面，绝对瓦斯涌出量51.22～61.46 m3/min，本煤层瓦斯涌出占64%，邻近层瓦斯涌出占36%。随着矿区开采深度增加，瓦斯问题将日趋严重。因此，必须采取有效的综合治理措施[2]。

2 沿空留巷设计

24207工作面为走向长壁综采全高全垮落工作面，工作面为3#、4#煤层合并开采，开采均厚4.3 m，留巷墙高大于3.5 m，且直接顶为泥岩，厚度5.6 m，硬脆易冒落，不利于留巷维护与管理，留巷难度较大。为此，沿空留巷采用小跨度留巷，为了保证通风断面，跨度设计为3 m，墙体宽度4 m。24207工作面胶带巷进行沿空留巷，沿空留巷通过间距50 m横贯与尾巷构成工作面“二进一回”Y型通风系统。

2.1 沿空留巷充填系统

沿空留巷随采煤工作面推进而延伸，根据采煤工作面和留巷的连续性，要求充填材料（基本组分为水泥、粉煤灰、砂石骨料、复合外加剂和水）的输送必须不间断。矿井通过创新充填支架、材料及泵送等充填工艺技术，快速机械化构筑高强支撑体将回采巷道保留下来，实现了沿空留巷与综采工作面推进同步进行。

2.2 充填墙体宽度确定

沙曲煤矿24207工作面4.0 m采高沿空留巷墙体宽度经验法认为不应小于2.8 m，宽度值应在2.8～4.0 m之间；通过数值模拟[3]研究表明，墙宽最优值应在3.0～4.0 m之间。工程类比窄煤柱及无煤柱开采经验，一般充填留巷墙体宽度与采高比在1～1.5，24207工作面为3#、4#煤层合并开采，留巷墙体较高大于3.5 m，本次工作面留巷设计充填墙宽4.0 m。

2.3 充填墙体的加固

为提高充填墙体结构稳定性、完整性及结构刚度，充填墙体内应合理布筋，若严格按照混凝土配筋原理进行设计配筋，钢筋使用量大，施工复杂，投入巨大。综合考虑沿空留巷充填墙体所承受载荷及破坏形式，每次充填墙体长度为2.4 m，宽度4 m，高度4m，具体配筋设计如下：以柱状体框式配筋在充填墙体内布筋，钢筋骨架与金属网组合，网间及网与钢筋骨架间固定，采用金属丝扎接牢固。

2.4 留巷充填方式和留巷位置

24207工作面采用机械支模进行充填留巷，工作面回采4个循环进行1次充填的作业循环，每次充填长度为2.4 m。为了提高留巷的稳定性，留巷设计采用小跨度留巷，留巷巷道宽度为3 m，墙体宽度4 m，其中3 m位于采空区内。

3 结语

（1）通过沙曲矿沿空留巷“Y”型通风煤与瓦斯共采关键技术的成功应用，解决了双突高瓦斯复杂应力三软煤层群进入深部开采面临的合理通风、瓦斯治理、巷道支护等重大安全生产技术难题。

（2）通过首采关键卸压层，沿首采面采空区边缘快速机械化构筑高强支撑墙体将回采巷道保留下来；在留巷内布置钻孔抽采采空区及邻近层卸压瓦斯；采用无煤柱连续开采，实现被保护层全面卸压；综采工作面采煤与卸压瓦斯抽采同步推进，实现了煤与瓦斯安全高效共采。

（3）抽采的高、低浓度瓦斯分别输送到地面加以利用，实现了节能减排，创造的经济、社会、环境效益显著，实现了矿井的安全高效、可持续发展，为我国类似条件高瓦斯突出矿井无煤柱沿空留巷煤与瓦斯共采提供了实践指导与技术支持。

参考文献

[1] 柏发松，郑群，周汝洪.高瓦斯煤层群开采沿空留巷U型通风煤与瓦斯共采试验研究[J].矿业安全与环保，2010（4）：40-45.

[2] 袁亮.低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采理论与实践[J].中国科学院材料，2011（11）.

[3] 杨阳.三软煤层巷道底板钻孔卸压的数值模拟优化[J].中州煤炭，2009（11）：12-14.