下行通风在综采工作面优化设计中的应用

焦金宝

（中煤新集股份有限公司技术中心，安徽 淮南 232000）

口孜东中央区通风系统不独立（生产采区和准备采区并存），通风阻力过大，回风能力不足。如需要解决上述隐患，需要将中央区生产采区和准备采区分开，即等生产采区回采完毕后再准备新采区，势必造成采掘接替紧张。为此，决定采用下行通风优化工作面设计，重新启用中央回风上山（二），解决了安全隐患，缓解采掘接替紧张局面。

1 项目背景

1.1 工程概况

口孜东矿111302工作面位于-967m水平中央区，是中央区的第五个工作面。该工作面东起中央13-1采区胶带机上山，西邻121301工作面采空区，北邻111304工作面采空区，南临工广保护煤柱。工作面整体布置近东西走向，工作面走向长（风巷～机巷）809.5～994.3m，平均走向长901.9m，切眼倾向长（平距内对236m），高抽巷长790.9m，距下部13-1煤层平均法距约35m。工作面上距第四系松散层底界面209.8～326.95m，下距11-2煤层67.89～74.7m，平均距离约70m；工作面标高范围-820～-890m；工作面可采平面积172981m2。

1.2 现场存在的问题

（1）按照口孜东矿2018年年度计划安排，中央区为生产采区和准备采区并存，中央13-1采区回风上山（三）担负着生产采区和准备采区的共同回风任务，通风系统不独立。

（2）中央13-1采区回风上山（三）高峰时期需要承担1个采煤工作面及5个掘进工作面（其中2个煤巷掘进工作面）的回风，是中央区回风的咽喉，因巷道变形严重，111302工作面掘进及回采后，中央13-1回风上山（三）回风能力不足。

（3）受煤炭形势影响，矿井从2015年开始简约化生产，压缩掘进进尺，采掘接替紧张。按照上行通风设计，121302工作面高抽巷布置在下距风巷40m处，因121302工作面风巷外段掘进滞后，各种生产系统未形成，高抽巷无生根巷道，待风巷外段形成后拨门施工高抽巷，经计算影响工作面接替3个月。

（4）该工作面回采13-1煤，为易自燃煤层，最短发火期36d。传统的上行通风将工作面回风巷布置在采空区沿空侧，千米深井煤柱稳定性差，工作面风巷及上隅角漏风，采空区存在自然发火隐患。

（5）该工作面地面标高-820m～-890m，处于二级高温区，如采用上行通风将机电设备安装在工作面进风巷势必造成风流温度升高。据资料研究，下行通风降温效果显著，一般可降低1～5℃。

2 下行通风可行性分析

《煤矿安全规程》一百一十五条对工作面下行通风有明确的规定：有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。口孜东为高瓦斯矿井，开采煤层无突出危险性，经过实测工作面最大瓦斯含量3.2m3/t，采用高抽巷、顺层钻孔抽采和风排的措施能够解决工作面瓦斯问题，可以采用下行通风。

采用下行通风时，合理配备工作面风量，根据工作面的瓦斯、二氧化碳涌出等情况及时调节风量，每旬对111302工作面区域及回风系统巷道进行巡查检查，避免受采动影响造成回风系统巷道变形，导致工作面风量减少，工作面下行通风时，风量不得低于1m/s。

下行通风期间对工作面回风流电气设备安装安全监控系统，当瓦斯超限能切断该监控设备所监控区域的全部非本安型电器设备的电源并实行闭锁功能。

3 下行通风优化工作面设计

111302工作面原设计方案将工作面沿口孜东矿工广保护煤柱线北侧布置，与相邻工作面121301工作面切眼及111304工作面胶带机顺槽最小净煤柱为10m。工作面内布置机巷、风巷、高抽巷（位于风巷附近，上距13-1煤40m，内错40m）。采用上行通风方式，工作面从机巷进风、风巷回风，最后汇集到中央（13-1）回风上山（三）。工作面设备安装在机巷（进风巷）。

通过优化，将工作面沿口孜东矿工广保护煤柱线北侧布置，与相邻工作面121301工作面切眼最小净煤柱16m，与111304工作面胶带机顺槽最小净煤柱为10m。工作面内布置机巷、风巷、高抽巷（位于机巷附近，上距13-1煤40m，内错机巷40m），优化后的工作面采用下行通风，工作面从风巷进风、机巷回风，最后汇集到中央（13-1）回风上山（二）回风。工作面设备安装在机巷（回风巷），同时采用远距离控制方式，将工作面控制台布置在机巷外段新鲜风流中，巧妙地避免正常生产期间控制台处于乏风中。111302工作面优化前后的设计方案图见图1、图2。

图1 优化前111302工作面设计方案图

图2 优化后111302工作面设计方案图

4 下行通风效果分析

口孜东矿121302工作面采用下行通风优化工作面设计后，效果良好，主要表现在：

（1）工作面从中央（13-1）回风上山（二）回风，分流了中央（13-1）回风上山（三）回风，中央区生产采区和准备采区的独立回风，风量充足，系统稳定；

（2）采区能够按照矿井接替安排采掘头面，采掘比适宜，采掘接替得到有效缓解；

（3）确保了机巷非沿空掘巷，巷道维护简单，设备运行环境好，有利于工作面高产高效；

（4）采用下行通风，有利于工作面瓦斯和防灭火管理；

（5）创新采用远距离控制方式将工作面控制台设置在新鲜风流中，避免了不利影响。

5 结论

口孜东矿111302工作面改上行通风为下行通风，缓解了采区（工作面）接替紧张局面，解决了中央区回风系统不独立、通风能力不足问题，改善了工作面作业环境，有利于矿井的防灭火管理。