綜放開采U+L與U+I型通風對瓦斯排放效果對比分析

李晨旭

【摘 要】 U+L及U+I（W型）型通風是淺部煤層綜放開采時常用通風方式，根據(jù)礦井實際選擇合理通風方式對確保礦井生產(chǎn)安全具有重要意義。本文采用模擬分析以及現(xiàn)場調(diào)研實測技術手段，對礦井采取的U+L以及U+I綜放工作面瓦斯涌出、停斷電情況進行分析，總結礦井在不同通風方式下的優(yōu)缺點，并針對礦井實際情況給出不同通風方式適用范圍建議。研究成果可以為礦井選擇合理通風方式提供參考。

【關鍵詞】 綜放開采;通風方式;風排瓦斯;采空區(qū);遺煤

【中圖分類號】 TD722 【文獻標識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2020）02-0004-03

綜放開采落煤量及瓦斯涌出量較大，上隅角瓦斯容易超限，影響開采面生產(chǎn)安全。根據(jù)有關統(tǒng)計，上隅角瓦斯中采空區(qū)涌出瓦斯占據(jù)到70%以上，而采取排放瓦斯巷是治理采空區(qū)瓦斯主要技術手段之一?，F(xiàn)階段，礦井常用通風方式有U型、雙U型、Y型、U+L型、U+I型，其中U+L、U+I（W型）兩種方式在綜放工作面應用較為廣泛。文中就上述兩種通風方式應用過程中存在問題、應用效果等進行分析，并對瓦斯巷采空區(qū)瓦斯涌出及避免上隅角瓦斯超限的能力范圍進行探討，以便能為礦井選擇適合的通風方式提供一定參考。

1綜放開采U+L與U+I排瓦斯概述

1.1 U+L排瓦斯

U+L通風將瓦斯尾巷布置在回風巷外側，具體見圖1。借鑒綜放開采Y型通風原理，采用U+L通風時在綜放面回風上隅角處布置木垛形成一段沿空留巷，使回風流部分通過留巷段并攜帶部分采空區(qū)瓦斯，最后通過瓦斯尾巷排放瓦斯，從而解決回風上隅角瓦斯超限難題。

1.2 U+I排瓦斯

采用U+I通風時將瓦斯尾巷布置在回風巷內(nèi)側，通過瓦斯尾巷將部分漏風攜帶的瓦斯排出，具體見圖2。

2兩種通風方式瓦斯治理效果比對

某礦主采2、3、9、11號煤層，厚度分別為6.7m、7.3m、4.8m以及5.2m?，F(xiàn)開采2、3號煤層，2號煤層埋深為210m，頂板為砂巖、泥巖，厚度分別為3.2m、5.3m;底板為粗砂巖，厚度為5.9m;3號煤層距2號煤層底板68m，頂板為砂質(zhì)泥巖，厚度為2.2m;底板為細砂巖，厚度為4.3m。2、3號煤層瓦斯含量在3.2m3/t，3.7m3/t，煤層無自發(fā)火性、煤塵無爆炸性。

2.1模擬分析

采用ANSYS軟件按照3號煤層賦存條件對采用U+L、U+I型通風時采空區(qū)瓦斯?jié)舛确治?。U+L通風模式下模擬結果見圖3。

從圖3看出：（1）沿著煤層走向方向由于受到采面漏風影響，采面后方20～30m范圍內(nèi)采空區(qū)瓦斯?jié)舛燃s15%;采面后方30m～280m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛蕊@著增加，且回風巷側濃度高于進風巷側;采面后方280m以外瓦斯?jié)舛绕骄€(wěn)定在85%。

（2）在豎向方向上，瓦斯?jié)舛葟拿簩拥装宓缴细擦严稁?nèi)呈現(xiàn)出逐漸增加趨勢，特別是在垮落帶與裂隙帶交匯處，瓦斯?jié)舛扔休^大變化。

（3）沿煤層傾向從進風巷到回風巷瓦斯?jié)舛瘸尸F(xiàn)逐漸增加趨勢，排放口引導采面通風稀釋采空區(qū)瓦斯，降低上隅角瓦斯?jié)舛?。模擬顯示瓦斯尾幫、回風上隅角瓦斯?jié)舛确謩e約為1.1%、0.7%，上隅角瓦斯?jié)舛冉咏V井規(guī)定0.8%上限。

U+I通風時采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植记闆r見圖4。

從圖4看出：（1）U+I及U+L通風方式下采空區(qū)內(nèi)在煤層走向、傾向以及豎向方向趨勢較為接近。

（2）采用U+I通風時瓦斯尾巷形成的負壓區(qū)降低采空區(qū)瓦斯向回風巷上隅角涌出量，上隅角瓦斯?jié)舛仍?.4%，為允許上限（0.8%）的50%。

（3）由于U+I通風時瓦斯尾內(nèi)錯回風巷，使得回風巷與瓦斯尾巷間產(chǎn)生風壓差，瓦斯尾巷尾風壓最低點。由于風壓存在一方面可使得回風巷后方部分采空區(qū)瓦斯向瓦斯尾巷流動，另外一方面瓦斯尾巷可以截留涌向回風巷的瓦斯，降低回風巷瓦斯?jié)舛?，從模擬結果看出，瓦斯尾巷內(nèi)濃度在1.4%，起到顯著的排放瓦斯效果。

不同通風方式下的具體瓦斯?jié)舛饶M結果見表1。

從表1清晰得出，U+I通風時上隅角、回風巷瓦斯?jié)舛蕊@著低于U+L通風，U+I通風方式具有更強的瓦斯排放能力。

2.2現(xiàn)場測試分析

2018年至2019年對礦井采取兩種通風方式的工作面瓦斯治理效果進行統(tǒng)計分析，具體統(tǒng)計得出的不同工作面瓦斯治理情況見表2。

從統(tǒng)計結果看出，礦井采用U+I通風方式時采面由于上隅角瓦斯超限造成的斷電頻率遠低于U+I通風方式時斷電頻率，這表明在采面采用U+I通風方式在上隅角更不易發(fā)生瓦斯超限，同時在采面內(nèi)未有其他的高瓦斯點出現(xiàn)，安全性更好。僅從統(tǒng)計結果得知，在礦井采用U+I通風方式瓦斯治理效果更為顯著。

2.3綜放開采U+I通風瓦斯治理對策

在該礦采用U+I通風方式時，主要采取的下述瓦斯防治措施。

（1）強化瓦斯尾巷維護及配風管理。

（2）對回采工作面前方瓦斯地質(zhì)、構造地質(zhì)、煤層各分層及頂?shù)装鍘r性等情況進行探測。

（3）對各個綜放開采工作面來壓位置、強度、距離等礦壓資料進行歸納總結，掌握綜放來壓規(guī)律，便于后續(xù)的預測預報。

（4）在進、回風巷隅角位置堅持退錨處理，使得切頂線以里頂板隨采面開采及時垮落。

（5）采面正常生產(chǎn)期間應確保進風巷隅角切頂線位置處布置的風障質(zhì)量，密閉嚴密，在檢修時應去掉進風巷風障，及時對采空區(qū)內(nèi)的瓦斯疏排。

（6）配合采用采空區(qū)埋管、引巷抽放、鉆孔抽采等多種瓦斯抽放措施。

2.4瓦斯涌出異常防范措施

（1）強化對機電設備管理，及時對設備進行維護，確保設備的防爆狀態(tài)完好，瓦斯斷電保護裝置處于靈敏、可靠狀態(tài)。

（2）合理組織礦井生產(chǎn)，杜絕出現(xiàn)突擊生產(chǎn)。

（3）采用U+I通風方式時在瓦斯排放巷內(nèi)布置風速傳感器，監(jiān)測巷道內(nèi)風量，當出現(xiàn)風量異常時及時對原因進行排查。

3總結

（1）采用瓦斯尾巷治理采空區(qū)瓦斯涌出時，只有確保瓦斯圍巖穩(wěn)定，才可以實現(xiàn)瓦斯尾巷治理瓦斯功能，確保采面生產(chǎn)安全。采用U+I通風方式較U+L具有更強的瓦斯排放能力及經(jīng)濟性。綜合分析，在后續(xù)采面設計瓦斯尾巷時應盡量采取U+I通風方式。

（2）U+L通風方式具備更強的適用性，可以適用復雜地質(zhì)及頂板條件，但是在具體使用時應做一些針對性改進，具體措施為：①改進回風巷與瓦斯尾巷間聯(lián)絡巷施工工藝，并適當縮短臨近聯(lián)絡巷間間距，強化對聯(lián)絡巷、瓦斯尾巷及聯(lián)絡巷與瓦斯尾巷、回風巷間交匯處圍巖控制;②加強放煤工作管理，滿足條件時盡量采用排尾支架放煤工藝，從而減少開采時采空區(qū)遺煤量，提升煤炭回收率，并降低采空區(qū)內(nèi)遺煤瓦斯釋放量。

（3）當回采工作面具備以下條件時，也可以采用U+I通風方式在滿足治理瓦斯的同時提升煤炭開采率：①綜放開采時采面絕對瓦斯涌出量在23m3/min以上，上隅角瓦斯超限治理困難;②煤質(zhì)堅硬、構造簡單，開采附近無顯著地質(zhì)構造破壞帶，厚度在6.5m以上。

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