“Y”和“U＋L”型通风的安全、可行性探析

张文华

（山西吕梁煤炭运销公司，山西 孝义 032300）

引言

当今煤矿壁式回采工作面采用的通风方式有“U”、“Y”、“W”、“Z”、“U＋L”型等，对于为消除回采工作面上隅角瓦斯积聚的问题而采用的“Y”和“U＋L”型通风方式来说，回采工作面上隅角的瓦斯—工作面落山—尾巷—采区回风—回风大巷—排出地面，消除了“U”型通风方式所存有的上隅角瓦斯积聚情况，然而将大量的回采工作面和落山瓦斯排至尾巷后，尾巷内瓦斯量增加了，事故发生机率增大了［1］。《煤矿安全规程》规定尾巷内瓦斯浓度最大可控制在2.5%以下，超过了撤人界限1.5%浓度的1%，若再有超限增加，即可达到燃烧浓度。在实际的采煤作业中，时常有超过2.5%情况出现，如在采煤机割煤时，瞬间就会有大量瓦斯排出，以及顶板来压和直接顶大面塌落时，都会出现瓦斯涌出异常；若在尾巷内超限瓦斯再遇到滞风区和顶部凸区，瓦斯浓度就有可能达到爆炸界限，一旦再遇到明火，瓦斯事故不可避免。尾巷并不是全封闭、耐爆炸的抽放管路，总会有人员在不定的时间、地点进入巷内，正常进行检查瓦斯和巷道维修，特别是针对尾巷同进风、回风顺槽之间的联络巷，还需要根据其同回采工作面前后所处位置，进行闭墙的拆开和再封闭工作，虽《煤矿安全规程》规定必须在瓦斯浓度1%以下时，才可进行巷内作业，但真正去执行是很困难的，防控瓦斯力度是很有限的，所以在尾巷内作业的危险源是实际存有的，瓦斯事故出现机率较其他地点是很大的。比如有的事故就是在专用回风巷（尾巷）的联络横贯内，因风流不畅，瓦斯浓度达到界限，再遇局扇开关失爆而发生的。怎样才能真正实现既消除上隅角瓦斯积聚，又保证进入尾巷作业人员的安全呢？这是一项非常棘手紧迫的工作任务［2］。笔者通过对屯兰事故的进一步研究探析，找到了事故发生的原由所在，揭示了事故发生的必然因素，证明了“Y”和“U＋L”型通风方式存在的不科学性，同时阐明自己的观点，指出了改进的意见方法。

1 通风方式工作原理

1.1 “Y”和“U＋L”型通风方式的工作原理概述

两种通风方式都是让回采工作面的风流通过上隅角，稀释易积聚处的瓦斯且带走，经回采工作面落山，进入专用回风巷（尾巷）的联络横贯，再排至专用回风巷（尾巷），从而消除回采工作面上隅角处瓦斯积聚隐患的通风方式。

1.2 详解

对于采用专用回风巷（尾巷）的通风方式来说，随着回采工作面的不断开采推进，落山面积不断扩大，瓦斯渗析的量增加，瓦斯浓度随之增大；同时因落山内上覆岩层不断塌落胀碎，不断阻塞回采工作面回风流路经落山的通道，致原风压条件下配给回采工作面的风量逐渐变少，瓦斯稀释力度衰竭，瓦斯浓度相应增大，两种情况均要求紧跟落山塌落变化，全天候调整回采工作面风压，以实现风量不减少，排除瓦斯能力不降低。矿井通风系统形成后，增阻调节是最简易快捷实施的风压、风量调整方法。在回采工作面由前一回风联络巷到下一回风联络巷之间，依靠调节风窗，不断加大回采工作面的供风风压，以满足风量稀释瓦斯需要，其风阻特性曲线呈脉冲波式变化，只有等到回采工作面开采推过下一联络巷口后，才能回到原先供风风压状态，回采工作面配风又从较易开始了，不断地从易—难—更难—最难—易，周而复始、循环往复地进行着脉冲式变化，恰是采用专用回风巷（尾巷）回风的通风特征。前后两联络巷距离一般控制在60～70m之内，临近下一联络巷接续前是回风最大阻力时。

2 具体作业

2.1 作业原由

为让经落山来的回风流全部有效地走近路进入新打开专用回风巷（尾巷）的联络横贯，就必须尽最大可能地切断其他回风通道。首先，要封闭上一回风联络巷，并且是永久闭墙；其次，再在现回风联络巷口构筑临时闭墙，消除无风盲巷，这是控制风排带走瓦斯量和缩小落山区暴露面积的需要。因此，在回采工作面的专用回风巷（尾巷）内，肯定经常会有人在里面进行构筑闭墙作业，而且是在存有瓦斯涌出极不稳定的环境中作业，险情处处，所以必须慎重严谨安全作业。

2.2 操作程序

2.2.1 闭墙打开

每当回采工作面推进到接近进、回风联络巷（横贯）5～8m时，要提前在这一联络巷的远落山侧加设临时性风幛或隔板，然后再将联络巷近落山侧的闭墙打开，等待回采工作面推过此联络巷口后，即可取掉临时风幛或隔板通风，将回采工作面上隅角来的风流全断面引入专用回风巷（尾巷）。

2.2.2 闭墙构筑

在专用回风巷（尾巷）内进行构筑闭墙作业中，必须提前做好和加强通风瓦斯管理工作。因新的闭墙构筑后，在专用回风巷（尾巷）内新旧联络巷之间段就变成盲巷，故必须提前安设局扇且启动送风，把新鲜风流送到构筑闭墙的作业处。局扇安设前，首先，要实测安设地点的总风量，计算好分出风量，选择好相应局扇，防止出现循环风；其次，选定局扇安设位置，规划好风流经过路线，穿风筒的闭墙上要安铁风筒做引导；再者，给构筑闭墙处、局扇安设处、机电设备放置点等地点配置瓦斯探头，全天候监测瓦斯；同时，从开始进入专用回风巷（尾巷）工作前，就要安排专职瓦斯员跟班作业，不断用光干涉瓦斯仪检查和校对探头瓦斯浓度，严禁瓦斯超限作业；最后，连接风筒，试开局扇，再检查有无循环，一切正常才可安排人员入巷作业。联络巷的永久闭墙构筑完工后，由里向外，逐步把风筒撤至新回风联络巷口，再在专用回风巷（尾巷）内距联络巷口5m的地方，构筑临时闭墙，隔绝盲巷内的风流和瓦斯，最后结束闭墙构筑工作。

2.2.3 弊端所在

随着回采工作面的不断开采推进，总在不断重复完成着专用回风巷（尾巷）内闭墙的打开和构筑工作，总在存有瓦斯隐患区内工作，一时疏于防范，就会酿成事故，这就是本文所指的“Y”和“U＋L”型通风方式的弊端和不安全之处。

3 实例分析

3.1 “Y”型通风方式

2009年，山西某煤矿发生一起特重大瓦斯爆炸事故。矿井的回采工作面采用了“两进一回”的“Y”型通风方式，即皮带顺槽同轨道顺槽均为进风巷，回风顺槽（尾巷）布置在轨道顺槽一侧，每隔一定距离开掘联络巷贯通两巷，回风风流经落山进入滞后回采工作面推进位置一定距离的联络巷内，再经回风顺槽（尾巷）排出。回采工作面绝对瓦斯涌出量37.77m3／min，相对瓦斯涌出量10.15m3／t，煤层厚4.2m，一次采全高。事故发生原因是在距回采工作面40多米的轨道顺槽同回风顺槽（尾巷）联络巷内，提前打开了原先构筑的闭墙，安设了局扇，风筒经联络巷送到回风（尾巷）顺槽内，回风（尾巷）顺槽内含高浓度瓦斯的风流在此联络巷滞留紊乱，造成瓦斯积聚，达到爆炸浓度；又因安设在联络巷内的局扇开关失爆，有明火产生，霎时发生了瓦斯爆炸事故。从事故的起因看，打开轨道顺槽同回风（尾巷）顺槽间的联络巷，导致回风（尾巷）顺槽内高浓度瓦斯积聚在联络巷是最严重的违章作业，假如在闭墙上安设铁风筒，引导胶质风筒通过，进回风巷隔绝不穿通，这起事故是完全可以避免的；再者假如有一通路配一定的新鲜风流进回风（尾巷）顺槽内，稀释了高浓度瓦斯，也就不会有瓦斯积聚现象产生；同时也就无需安设局扇和开关，不会提前打开闭墙穿风筒了，局扇开关明火更不会出现了，关键是“Y”型通风方式确实存在缺陷弊端，就这样频繁地安设局扇送风，人员在高浓度瓦斯区作业，发生瓦斯事故是迟早的事，所以要想没有瓦斯事故发生，必须从通风系统根源上找病因，以彻底根治。

3.2 “U＋L”型通风方式

1991年，山西阳泉市某煤矿发生一起瓦斯爆炸事故，事故没有人员死亡，但损失惨重，一条1 200多米长的顺槽巷道遭到摧毁，事故的回采工作面就是采用“一进两回”的“U＋L”型通风方式，即皮带顺槽进风，轨道顺槽回风，在轨道顺槽侧布置尾巷（即下一工作面的顺槽）回风，两回风在汇入采区回风巷前混合，同时要在混合的联络巷内安设调节风窗，以控制从轨道巷回出的风量。事故起因是运输顺槽内电铃按钮产生明火，点燃附近闭墙裂缝上析出的瓦斯，矿井地面指挥中心认为明火需停风控制，就安排主扇风机停转，结果明火没有自然熄灭，反而因停地面主扇，造成回采工作面瓦斯积聚，再有原先明火，导致瓦斯爆炸事故发生，接连发生10次以上，最后强行启动主扇，才转危为安，后来到回采工作面去看，多次爆炸全发生在回采工作面尾巷，这是其成为独头巷的原由。“U＋L”型通风的工作方式同“Y”型通风一样，要不断根据回采工作面的推进距离，在存有高浓度瓦斯的回风尾巷内，打开一新的联络巷内闭墙，接着构筑原回风的联络巷内闭墙，同样是独头作业，局扇风机频繁安设，机电明火的出现几率总是存在，瓦斯事故同样不可避免。

4 改变方法

怎样才能消除“Y”型和“U＋L”型通风方式的弊端呢？那就是变“Y”型和“U＋L”型通风方式为“U＋U”型，给“Y”型的回风顺槽和“U＋L”型的尾巷配上一定量的新鲜风流，既能稀释由回采工作面排至回风顺槽或尾巷的瓦斯，又给构筑闭墙作业人员送去通风保障，彻底取消局扇风机配风，没有任何机电设备，用电也是安全火花型（瓦斯探头电流）。当然供给的新鲜风流要加以控制，以防止影响到回采工作面的配给风量。实行型通风方法的办法有：

4.1 “U＋N”型

同时掘成两个紧邻的回采工作面，一个正常回采生产作业，另一个维护配风，预排瓦斯。如图1为“U＋N”型。

图1 “U＋N”型遇风方式改变示意图

4.2 “U＋T”型

利于原先废弃的大巷或在采区边界开专用进风巷，穿过隔离煤柱同回风顺槽或尾巷掘通，配给新风，稀释瓦斯。如图2为“U＋T”型。

图2 “U＋T”型遇风方式改变示意图

4.3 “U＋O”型

若回采工作面顺槽长度超过1 000m，地面垂深又在200m之内，则可以由地面向井下打直径不小于0.5m的钻孔，孔内装铁皮或阻燃塑料套管，地面建棚或房子保护，也可根据通风难易而安设局扇供风，一个钻孔服务两个工作面，甚至更多工作面，逐步送巷接通钻孔。如下页图3为“U＋O”型。

4.4 “U＋U”型

最不经济的做法是“U”巷道套上“U”型，大循环包围，也可逐步延长同工作面平行的巷道，把新风送入尾巷。如下页图4为“U＋U”型。

图3 “U＋O”型遇风方式改变示意图

图4 “U＋U”型遇风方式改变示意图

类似方法还有很多，总之都是在回风（尾巷）顺槽内取消独头式的通风方式，取消井下局扇供风构筑闭墙的方式，让作业地点在有全风压新风供给下，让回风（尾巷）顺槽的高浓度瓦斯必须有稳定、可靠的新鲜风流去稀释，降低浓度。

5 结语

通过以上对“Y”型和“U＋L”型通风方式解析，我们知道了病因弊端所在，同时也提出了改进方法，今后汲取瓦斯爆炸事故教训，改“Y”型和“U＋L”型通风为“U＋N”、“U＋T”、“U＋O”、“U＋U”、“U＋U”等型，真正让煤矿安全，用超前大数法则和保险系数原则来管理煤矿。

［1］ 周心权.基于瓦斯爆炸事故剖析突发事件应急处置的重要性［J］.煤炭科学技术，2014（1）：40－43.

［2］ 郑乃国.利用走向顶板巷解决综放面上隅角瓦斯超限［J］.煤炭科学技术，2008（7）：47－48.