并列双U型通风方式在高瓦斯矿井综采工作面瓦斯治理中的应用

王双龙（山西煤炭运销集团阳城羊泉煤业有限公司，山西阳城048100）

并列双U型通风方式在高瓦斯矿井综采工作面瓦斯治理中的应用

王双龙
（山西煤炭运销集团阳城羊泉煤业有限公司，山西阳城048100）

矿井瓦斯是煤矿井下采煤过程中治理的重点，而回采工作面则是重中之重。如何选择合理的回采工作面通风方式将会对矿井的安全生产进行有效保证。通过对并列双U型通风方式的工作原理进行分析，同时对两种通风方式进行对比选择，经过研究，设置尾部联络巷在并列双U型通风方式中是一种非常关键的治理瓦斯的技术，可以提高瓦斯抽放能力、增大通风能力，在设置中要保证尾部联络巷间距的合理性，通风方式的合理性始终是对瓦斯进行治理的关键所在。

并列双U型；通风方式；高瓦斯矿井；综采工作面；瓦斯治理

矿井瓦斯是煤矿井下采煤过程中治理的重点，而回采工作面则是重中之重。采煤过程中的煤层或者岩层是回采工作面瓦斯的主要来源，采煤工作面生产安全与否主要由回采工作面瓦斯来决定，瓦斯浓度主要通过风量的多少对其进行控制，通风方式的选择将会对回采工作面风量产生制约作用，因此，选择合理的回采工作面通风方式是矿井安全生产的保证。

本次研究的对象为某煤业集团，主要开采的煤层是3#和15#煤层，瓦斯的相对涌出量和绝对涌出量分别是15m3/t和63m3/t，为高瓦斯矿井。工作面主要在3#煤层的一盘区，作为首采工作面。煤层瓦斯含量非常大，加上受到临近煤层以及采空区瓦斯涌出的影响，虽然在最短时间内采取措施对瓦斯进行抽放，但是在采掘煤炭的过程中始终会排放出一些有毒气体，只有对这些有害有毒气体进行通风稀释，不断改善工作环境，对通风方式进行合理选择，才能对瓦斯问题进行高效的治理。为此，并列双U型通风方式的选择对于XV工作面布置工作来说至关重要。

1　并列双U型通风方式的工作原理

并列双U型通风方式的主要工作原理为，将4条巷道布置在工作面上，其中的2条巷道为进风巷，其余2条巷道为回风巷。工作面的进风顺槽是XV13013巷，同时这一进风巷也是工作面的主要运输巷；工作面的胶带顺槽是XV13011巷，XV13013巷和XV13011巷两巷之间每400m便有一沟通媒介，为联络巷，XV13012巷主要作为工作面的主要回风顺槽而存在，XV1014巷是工作面的辅运顺槽，XV13011巷和XV1014巷两巷贯穿了整个工作面，一同汇入到盘区的总回风巷中，其中，XV13011巷和XV13014巷两巷之间存在164m的联络巷，XV13013巷和XV1011巷两巷风量进入工作面机头，大部分风量由机头至机尾一直进入XV13012回风巷，其余小部分风量进入到采空区内，并通过XV13014巷和工作面机尾处[1]。与此同时，XV13011巷和XV13013巷两巷与工作面和XV13012巷共同组成U型通风系统，对工作面和上隅瓦斯进行稀释。XV13011巷和XV13014巷形成一个U型通风系统，主要负责对尾部联络巷的瓦斯进行稀释，这样一来就形成了工作面并列双U型的通风方式，其主要工作原理就是对上隅风流状态进行改变，使上隅集聚瓦斯的条件得到消除，同时进行合理的配风。

2　两种通风方式比较

这两种通风方式分别为并列双U型通风方式和大U套小U通风方式，这两种通风方式中，大U套小U通风方式中的“大U”会随着采空区的不断增加其线路也会不断增长，同时采空密闭墙也会更多，采空面积就会更大，这样一来瓦斯就会被随之带入到大U回风巷中，如果回风巷存在漏风等现象，存在瓦斯超限的危险，这样就会随着风量的增加而带来更多瓦斯，“大U”的作用便会消失；并列双U型通风方式不会经过采空区，但是它的通风负压作用存在的采空面积会很小，同时可以随时使风量得到增加，并对瓦斯涌出量得到抑制，所以这种通风方式存在很大的瓦斯处理能力。虽然两种通风方式相比，并列双U型通风方式需要多施工一条巷道，但是这条巷道也可以在狭义工作面进行重复使用，此外，从管理角度来看，与大U套小U通风方式相比，并列双U型通风方式更容易对风量进行调配。

3　尾部联络巷设置

设置尾部联络巷在并列双U型通风方式中是一种非常关键的治理瓦斯的技术，可以对上隅角风流流场进行改变。

3.1合理确定巷道间距

如果巷道之间的距离过远，很容易会将瓦斯从采空区中带出，进而造成超限等事故，但是如果巷道之间的间距过近，其工程量就会变大，施工效率也会降低。经过试验在XV1301工作面进行选择，应该将巷道之间的间距控制在75m较为适宜。

3.2保证巷道通风畅通

巷道通风畅通是非常关键的，要想保证尾部联络巷一直到工作面通风的畅通性，在设置的过程中应该在采空区和沿煤柱之间隔出一段距离，这个距离最好控制在4～6m，在这个距离中建造一个木垛，以此保证尾部联络巷和上隅角之间通风的畅通性。在XV1301工作面试验中，风量应该控制在400m3/min左右，如果条件不允许就不能保证通风畅通，所以应该在XV13012巷中增设一些调风设施，以此保证其风量。

3.3严格控制漏风现象

对机头向采空区的漏风量进行严格控制，如果采空区风量变多，那么采空区瓦斯就会越多，治理起来便会存在很多困难。最理想的状态就是保证采空区中的风量应该沿着支架尾梁前行，一直到机尾再分开，其中一部分进入上隅角，其余部分进入尾部联络巷中，这样一来采空区瓦斯便得到了有效的抑制[2]。实际上，这种理想的状态是很难做到的，所以只有通过在机头架设支架的方法对漏风量进行控制，促进漏风量的减少（如图1）。

4　并列双U型通风方式下对瓦斯进行抽放治理

3#和15#煤层之间还有一个煤层，这一煤层的厚度约为400mm，将15#煤层、3#煤层之间的间距控制在50m，两煤层之间还有5层煤，这5层煤的厚度约为2～2.5m，所以XV1301综采工作面中不仅涌出了本层煤的瓦斯，同时还有3#煤层、15#煤层中的瓦斯，这些瓦斯在通风负压的作用之下逐渐向着工作面转移，瓦斯涌出量也逐渐增大。XV1301综采工作面中，可以通过多种抽放方式对涌出的瓦斯进行抑制，进而使风排压力得到减少，最终保证煤矿的安全生产。

图1　采空区刘峰风流流场

4.1对3#煤层采空区中瓦斯进行抽放

XV综采工作面工作面与3#煤层工作面采空区垂直，工作采空区中的瓦斯会随着工作面的不断推进涌入到XV采空区中，瓦斯治理难度便会大大增加。为了使这些涌入到工作面的瓦斯得到减少，加大对3#煤层采空区瓦斯的抽放力度，不断调节抽放量，将XV1301工作面与3#煤层工作面采空区联系在一起，使采空区瓦斯抽放量得到增加，进而使采空区抽放量得到降低[3]。

4.2本煤层瓦斯的抽放

XV13012巷煤层钻孔的直径为95mm，长度和孔间距分别为100m和5m。共在本煤层钻孔180个，并将工作面与抽放系统相连接，保证孔口负压在15～20 kPa，在此情况下瓦斯抽放浓度被控制在2.5%～6%，经过详细测算本煤层的瓦斯只要抽放10个月，就会获得较好的抽放效果。

4.3本煤层采空区和上邻近层瓦斯的抽放

采空区并瓦斯抽放系统为尾部联络巷抽放系统，这种瓦斯抽放方式在使用初期可能效果不是很明显，但是随着对工作面的不断推进，采空区的面积会得到不断的增加，那么一直到抽放深部瓦斯时便会取得非常好的效果，可是从实际工作情况来看，并没有取得预期的效果，瓦斯抽放浓度始终在1%以下，通过对这种现象的分析可以发现，之所以会出现这种现象，主要是因为采空区瓦斯涌出量是有限的，因为受瓦斯抽放系统的影响，采空区中涌入的瓦斯量很少，很难使瓦斯浓度变高，这样的抽放效果必然不会理想。

5　结语

并列双U型通风方式具有处理瓦斯能力强、通风能力大等优点，可以对上隅角风流状态进行有效消除，同时保证不再为瓦斯积聚提供机会。为了保证通风效果的实现，在设置中要保证尾部联络巷间距的合理性，对漏风现象严格控制。本次研究中3#煤层瓦斯可以得到有效抑制，但是瓦斯的抽放效果并不显著，不管到何时，通风方式的合理性始终是对瓦斯进行治理的关键所在。

［1］雷云，周明磊，王海东，等.三进两回通风系统采空区瓦斯运移规律及其治理研究［J］.中国煤炭，2012（10）：101-104.

［2］张文涛，吕品，孙晓梅，等.张集矿综采工作面瓦斯治理措施及效果分析［J］.中国安全生产科学技术，2014（1）：103-108.

［3］莫达彪，张景钢.采空区埋管抽放技术在U型通风系统工作面上隅角瓦斯治理应用研究［J］.华北科技学院学报，2014（4）：8-13.

(编辑：向飞)

Application of Parallel Double U-Ventilation in High Gas Mine Mechanized Mining Face Gas Controlling

WANG Shuang-long
（ShanxiCoal Transportation and Marketing Group，Yangcheng Yang Quan Coal Industry Co.，Ltd.，Yangcheng048100，China）

Coalmine gas is the focus of underground coalmining process，governance，and stope is a top priority.How to choose a reasonable way stope ventilation mine production safety will be effectively guaranteed.Through parallel double U-Ventilation works analyzed simultaneously compare the two ventilation mode select，through research，set up in parallel twin tails contact Lane U-ventilationmode is a very criticalgas treatment technology，You can improve gasdrainage capacity，increase ventilation capacity，in the settings to ensure the reasonableness of the tail contacted lane pitch always reasonable，ventilationmode is the key to the governance ofgas.

paralleldouble U；ventilation；high gasmine；mechanizedmining face；gas control

TD724

A

1009－9492(2015)06－0133－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.037

2015－02－04

王双龙，男，1965年生，山西晋城人，大学专科，研究领域：高瓦斯矿井的瓦斯治理。