综采工作面通风系统优化应用

1 概述

大同煤矿集团雁崖煤业公司 8102 综采工作面位于三盘区东翼，工作面设计走向长度为 1 200 m，倾向长度为 210 m。工作面以东西走向布置，西部为东翼大巷，南部为 8103 工作面，北部为 8101 工作面。8102 综采工作面回采煤层为山西组 4# 煤层，煤层平均厚度为 3.5 m，工作面瓦斯分带为 N2 带、N2- CO2带、N2- CH4 带。4# 煤层 8102 综采工作面绝对瓦斯涌出量 1.66 m3 /min，瓦斯爆炸指数 37%，具有爆炸危险性。8102 综采工作面采用“U”型通风方式，工作面新鲜风流从东翼辅助运输巷进入 8102 综采工作面运输顺槽(2102 巷)，风流进入工作面后将瓦斯、粉尘排出，并沿回风顺槽 (5201 巷) 进入辅助回风巷。截至目前，8102 综采工作面已回采 370 m，工作面回采期间配风量为 2 243 m3 /min。受工作面回采艺、瓦斯涌出量以及安全管理等影响，工作面在前期回采过程中漏风量大，上隅角瓦斯积聚现象严重，而且回风顺槽粉尘质量浓度大，不利于工作面安全回采。

2 综采工作面通风系统优化

2.1 通风系统优化设计

为了保证 8102 综采工作面后期回采安全，减少工作面漏风量，防止上隅角出现瓦斯超限现象，决定对8102 综采工作面通风系统进行优化，采用“U+L”型通风系统。a) 由于 8102 综采工作面回风顺槽南部为 8103 工作面回风顺槽 (5103 巷)，两巷间隔煤柱宽度为 25 m，因此决定将 5103 巷兼作 8102 综采工作面回风巷。b) 在5102 巷与 5103 巷每隔 50 m 施工一个联络巷，__个联络巷在距工作面 10 m 处，在工作面揭露联络巷前，对所有联络巷进行密闭。c) 当工作面回采至距__个联络巷 3 m 时，及时打开__个联络巷并安装调节风门，同时采用架设钢棚的方式对工作面上隅角进行加固[2]。d) 随着工作面的不断推进，在工作面采空区与__个联络巷之间进行沿空留巷，留巷断面规格为 4.0 m×3.5 m (宽×高)，沿空留巷段采用钢棚、挡矸装置以及恒阻锚索进行联合支护。工作面回采期间一部分风流从 5102 巷进入回风巷，一部分风流从沿空巷、联络巷、5103 巷进入回风巷，从而形成“U+L”型通风系统，如图 1 所示。e) 在沿空巷内对采空区安装瓦斯抽放管路，预埋深度不得小于 50 m，抽放管间隔为 10 m，并将每根抽放管与 5103 巷内主管路连接，从而对采空区瓦斯进行预抽。f) 当工作面回采至第二个联络巷时，及时密闭__个联络巷和沿空巷，同时打开第二个联络巷并安装调节风门;工作面过第二个联络巷后同样在工作面与联络巷之间进行沿空留巷。以此类推，直至工作面完全回采结束。2.2 优化后通风系统优缺点

2.2.1 优点

a) 防止出现上隅角瓦斯积聚现象。采用“U+L”型通风系统后，工作面风流一部分进入上隅角并从 5103巷进入回风巷，从而可将上隅角积聚瓦斯排出，有效防止了上隅角瓦斯积聚现象，降低了上隅角瓦斯治理难度[3]。b) 便于采空区安全管理。采用“U+L”型通风系统后，可直接在沿空留巷段安装瓦斯抽放管路，对采空区瓦斯进行预抽，防止采空区瓦斯涌出;同时提高了采空区 CO 监测效率，采空区出现煤层自燃现象时可及时对采空区进行注氮处理，加大了采空区安全管理力度[4]。c) 降低回风顺槽瓦斯体积分数和粉尘质量浓度。采用“U+L”型通风系统后，工作面污风分别从5102 巷、5103 巷进入回风巷内，与传统“U”型通风方式相比，降低了回采工作面回风顺槽内瓦斯体积分数、粉尘质量浓度，保证了工作面回采安全。2.2.2 缺点

a) 巷道掘进量大。采用“U+L”型通风系统时需对5102 巷和 5103 巷施工 20 条联络巷，巷道掘进总长度为 500 m，工作面巷道掘进量大，增加了巷道掘进成本。b) 沿空巷预留难度大。采用“U+L”型通风系统后，需进行沿空留巷，不仅增加了沿空巷支护成本，而且预留巷难度大，不利于顶板的安全管理。c) 通风阻力大。采用“U+L”型通风系统后，风流分路数量增加，从而加大了通风阻力，需定期对工作面风阻进行调节[5]。

2.3 实际应用效果分析

2018 年 4 月，对 8102 综采工作面进行了通风系统优化，2018 年 5 月 22 日，通风系统优化完成。截至2018 年 11 月 13 日，8102 综采工作面已回采至 930 m，通过观察 6 个月的实际应用效果发现，8102 综采工作面采用“U+L”型通风系统后，消除了上隅角瓦斯积聚现象，上隅角瓦斯体积分数控制在 0.2%以下，同时降低了回风顺槽粉尘质量浓度，使其由原来的 127 mg/m3降低至 42 mg/m3 ，保证了工作面的安全快速回采。

3 结语

针对 8102 综采工作面原“U”型通风方式主要存在的问题，通风区根据实际生产情况对工作面通风系统进行优化，采用“U+L”型通风系统。从实际应用效果来看，优化后的通风系统没有出现上隅角瓦斯积聚现象，提高了采空区安全管理水平，保证了工作面安全快速回采。“U+L”型通风系统可用于高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井，为其他高瓦斯煤矿综采工作面通风系统优化提供了实践经验，取得了显著的应用成效。