Y型通風(fēng)瓦斯治理模式應(yīng)用效果分析

康顯強(qiáng)，任晉娟

(山西高河能源有限公司，山西 長(zhǎng)治 047100)

近年來，隨著煤炭資源開采強(qiáng)度的加大，大部分礦區(qū)的淺部資源趨于枯竭，逐步向深部開采過渡，礦井的瓦斯涌出量日趨增大；根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，70%以上的國(guó)有煤礦已屬于高瓦斯礦井。對(duì)于高瓦斯礦井來說，僅靠傳統(tǒng)的瓦斯治理方式已難以適應(yīng)安全、高效生產(chǎn)的要求，主要表現(xiàn)為：上隅角瓦斯超限和積聚問題、煤炭資源采出率低、高位鉆孔和高抽巷的施工導(dǎo)致采掘銜接緊張等一系列問題。因此，面對(duì)復(fù)雜多變的瓦斯地質(zhì)條件，煤礦亟待應(yīng)用與其相適應(yīng)的瓦斯治理方式來應(yīng)對(duì)[1-5]，本文對(duì)高河煤礦沿空留巷Y型通風(fēng)模式進(jìn)行了分析。

1 通風(fēng)方式的變革

高河煤礦是中外合資建設(shè)的一座現(xiàn)代化特大型礦井，屬于高瓦斯礦井。該礦井從投產(chǎn)至今，瓦斯治理日趨成為影響礦井生產(chǎn)的制約環(huán)節(jié)；為保障礦井的安全高效生產(chǎn)，結(jié)合自身的實(shí)際情況，積極探索與本礦相適應(yīng)的瓦斯治理模式，在傳統(tǒng)單U型通風(fēng)方式的基礎(chǔ)上，逐步改進(jìn)為雙U型、U+高抽巷布置，見圖1和圖2。

圖1 雙U型通風(fēng)方式

圖2 單U+高抽巷型通風(fēng)方式

與傳統(tǒng)單U型通風(fēng)方式相比，雙U型和U+高抽巷通風(fēng)方式的通風(fēng)能力強(qiáng)，但是上隅角瓦斯超限和瓦斯積聚問題、萬(wàn)噸巷道掘進(jìn)率高等問題仍然無法從根本上得到解決，導(dǎo)致礦井采掘銜接緊張，嚴(yán)重影響礦井安全高效生產(chǎn)。

鑒于此，該礦為了從根本上解決上隅角瓦斯超限問題，改變了回采工作面現(xiàn)有的巷道布置，采用沿空留巷Y型通風(fēng)方式，見圖3；針對(duì)Y型通風(fēng)存在的沿空留巷支護(hù)難度大、維護(hù)工程量大等問題，積極引入柔模支護(hù)等新技術(shù)。

圖3 沿空留巷Y型通風(fēng)方式

2 沿空留巷Y型通風(fēng)方式

2.1 沿空留巷Y型通風(fēng)方式原理

在工作面端尾支護(hù)效應(yīng)消失前，在液壓支架掩護(hù)下，將混凝土輸送至柔性模板內(nèi)，在采空區(qū)與巷道之間砌筑一道密閉的混凝土連續(xù)墻，與巷道內(nèi)原有支護(hù)形成一個(gè)整體，共同承擔(dān)回采動(dòng)壓及其他巷道壓力，維護(hù)巷道穩(wěn)定，并隔絕瓦斯等有害氣體，防止采空區(qū)自燃發(fā)火。

沿空留巷可以作為乏風(fēng)的回風(fēng)通道，使得回采工作面形成兩進(jìn)一回的Y型通風(fēng)方式；同時(shí)沿空留巷可以作為下一個(gè)工作面的回采巷道。

2.2 沿空留巷Y型通風(fēng)瓦斯治理方式效果分析

回采工作面采用柔模支護(hù)沿空留巷后，無需留設(shè)區(qū)段煤柱，減少了回采巷道的掘進(jìn)工程量，有利于提高煤炭資源的回采率，延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限；減低巷道掘進(jìn)費(fèi)用。

以往礦井采用的雙U型和U+高抽巷通風(fēng)瓦斯治理方式，都無法從根本上解決上隅角瓦斯超限和瓦斯積聚問題；采用柔模支護(hù)沿空留巷Y型通風(fēng)方式后，改變了采空區(qū)風(fēng)流方向，從根本上解決了上隅角瓦斯積聚和超限的問題。另外，柔模支護(hù)沿空留巷封閉性好，采空區(qū)積存大量瓦斯，瓦斯?jié)舛雀?，可利用傾向鉆孔、埋管抽放，有利于抽采瓦斯的綜合利用，見圖4。

圖4 采空區(qū)瓦斯抽放(m)

3 工程實(shí)踐

本文以高河煤礦E1302工作面為例，對(duì)沿空留巷Y型通風(fēng)瓦斯治理方式進(jìn)行深入探討分析。E1302工作面開采沁水煤田山西組3號(hào)煤層，煤層厚度為6.38 m，工作面開切眼長(zhǎng)度為230 m，推進(jìn)長(zhǎng)度為1 800 m。

3.1 沿空留巷工藝流程

沿空留巷工藝流程見圖5。

圖5 沿空留巷流程

3.2 E1302工作面沿空留巷Y型通風(fēng)模式

E1302工作面回采期間，新鮮風(fēng)流由E1302膠帶巷和進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)風(fēng)，乏風(fēng)經(jīng)沿空留巷排至盤區(qū)回風(fēng)大巷。通風(fēng)示意見圖6。

圖6 E1302工作面沿空留巷Y型通風(fēng)示意

3.3 效益分析

經(jīng)濟(jì)效益：高河煤礦年產(chǎn)量為750萬(wàn)t/a，礦井在采用沿空留巷之前，區(qū)段煤柱為25 m；采用柔模支護(hù)后，以E1302工作面為例，僅本工作面回收煤柱就可以創(chuàng)收1.21億元；另外為下一個(gè)工作面布置少掘進(jìn)一條巷道，節(jié)省費(fèi)用1 170萬(wàn)元。對(duì)于整個(gè)礦井來說，工作面采用沿空留巷后，煤炭資源采出率可提高22.72%，每年礦井可多采出170.40萬(wàn)t；萬(wàn)噸巷道掘進(jìn)率降低75%,每年少掘進(jìn)巷道17 850 m，可節(jié)約資金2.125億元。經(jīng)濟(jì)效益顯著。

安全效益：礦井采用沿空留巷Y型通風(fēng)瓦斯治理方式后，工作面上隅角瓦斯超限問題得到了解決，為礦井安全高效生產(chǎn)提供了技術(shù)保障，另外，工作面回采推進(jìn)度明顯提高。

4 結(jié) 語(yǔ)

沿空留巷Y型通風(fēng)方式，既可以解決工作面上隅角瓦斯超限問題,還可以提高煤炭資源采出率，減少巷道掘進(jìn)工程量，緩解礦井采掘銜接緊張的矛盾,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。值得在類似條件的礦井推廣應(yīng)用。