负压通风在浅埋深复采煤层回撤工作面的应用

李 阳

（山西焦煤霍州煤电薛虎沟煤业有限公司，山西 河津 043300）

霍州煤电集团河津薛虎沟煤业有限责任公司2#煤顶板为泥岩和砂质泥岩、局部为中细砂岩，南翼采区范围内部分小窑开采了上分层，其直接顶全部或部分垮落，部分区域形成再生顶板。在回采工作面回撤期间，回撤通道部分区域无法采用主动支护方式（锚网索），回撤通道断面小，以往在回撤期间采用局部通风机通风，影响支架搬运车运输。目前，全国范围内复采煤开采工作面为数不多，通过查找资料未发现解决复采煤回采面回撤[1]期间通风问题的案例和方法。该矿通过不断的实践、探索，决定采用负压通风方式解决回撤工作面有效供风和回撤断面相互制约的问题，有效解决了局部通风系统不稳定等一系列问题，为类似浅埋深复采煤层回采工作面解决回撤期间通风方式问题提供了参考。

1 概况

薛虎沟煤业2#煤层采用一次采全高走向长壁后退式采煤法，顶板管理采用全部垮落法。2-110 回采工作面生产期间的通风方式采用“一进一回”负压通风，如图1。2-1101 巷（正巷）承担进风、原煤运输任务，2-1102 巷（副巷）承担回风、辅助运输任务。正、副巷采用U 型棚支护，断面为三心拱断面，巷道净宽×净高=4200 mm×3000 mm，工作面切巷长230 m，工作面共安装有液压支架154架，其 中ZF6000/18/36 型144 架，ZFG6000/20/34H 型10 架，采煤机、输送机、负荷中心、胶带输送机等配套设备1 套。

图1 2-110 工作面通风示意图

回撤通道设计：高×宽=3.2 m×2.4 m，支护方式采用锚网索配合钢丝绳进行联合支护，通 道 内 使 用Ф17.8 mm×9200 mm 型 和Ф17.8 mm×5200 mm 型锚索，呈交叉布置，间排距为1500 mm×1200 mm；每隔60 cm 铺设一道6×7-28 mm 型钢丝绳，每根绳长不小于260 m，中部固定方式为每隔300 mm 用联网丝将钢丝绳与菱形网固定，同时将钢丝绳压在锚索钢板上方；端部固定方式为两头固定在正、副巷中的顶锚索上，使用不少于两个绳卡子固定。如图2。

图2 回撤通道锚网索支护示意图

通道内遇顶板破碎，无法施工锚网索支护时，支护方式改为π 型梁配合单体液压支柱进行支护[2]，即采用3 mπ 型梁一头搭在液压支架顶部，另一头搭在贴煤壁支设的单体液压支柱上。2-110 工作面回撤通道内使用π 型梁支护区域共有72 架（144#～132#、128#～111#、96#～94#、61#～45#、33#～19#、14#～9#）。如图3。

图3 破碎顶板下回撤通道支护示意图（mm）

工作面回撤采用WC25EJ 型铲板式支架搬运车运输，首先回撤正、副巷内胶带输送机、破碎机、设备列车、采煤机、工作溜子等设备，最后回撤液压支架。液压支架采用后退式回撤，将154#、153#支架做掩护架，从152#架开始由机尾向机头方向回撤。

2 2-110 工作面回撤期间通风方式

2.1 回撤通风方式确定

工作面回撤期间采用负压通风[3-4]，局部通风机通风作为备用通风系统。当回撤地点风量不能满足《作业规程》规定时，立即调整通风系统。首先开启局部通风机进行供风，然后打开2-1101 回风联巷调节风门、调节风窗，调节工作面及进风联巷风量，确保满足要求。

2.2 回撤通风通道的形成方法

回撤液压支架前，在2-1102 巷与回撤通道交汇处施工2 组“井”字形木垛。木垛采用0.2 m×0.2 m×1.2 m道木（下同）施工，木垛间排距0.8 m×2 m，木垛接顶严实，用木楔固定牢靠，用于减少工作面回风巷受回撤矿压影响断面变形量，保证回风巷口区段通风断面。

形成掩护架时，首先抽出154#支架作为煤壁侧掩护架，在原154#支架处施工木垛1 个；然后抽出153#支架作为老山侧掩护架，在原153#支架处施工木垛1 个，掩护架形成。

抽152#支架时，先将煤壁侧掩护架（154#架）前拉1.5 m，然后人员站在老山侧（153#架）掩护架下方，在煤壁侧掩护架后方（154#架）施工1 个木垛，木垛接顶严实，用木楔固定牢靠，木垛距煤壁1 m，距2-1102 巷巷帮1 m，然后抽152#支架。支架抽出后，拉老山侧（153#架）掩护架与煤壁侧掩护架（154#架）平行。

抽151#支架时，与上述抽支架方式相同，但不施工木垛。抽150#支架时，先将煤壁侧掩护架（154#架）前拉1.5 m，然后人员站在老山侧（153#架）掩护架下方，在煤壁侧掩护架（154#架）后方施工1个木垛，木垛接顶严实，用木楔固定牢靠，木垛距煤壁1 m，距上一个木垛1.8 m，即木垛间距1.8 m，此时木垛支撑区域即为工作面的回风通道。按照上述方式抽支架、施工木垛，直至工作面支架全部抽出。

2.3 π 型梁支护段通风通道的形成方法

回 撤π 型 梁 支 护 区 域72 架（144#～132#、128#～111#、96#～94#、61#～45#、33#～19#、14#～9#）：首先前移掩护架（154#架）前拉1.5 m，支架接顶升紧，将需回撤支架前梁处支护两根π 型梁挑起，确定支护牢固后，抽出被抽支架并进行调向，及时支设单体柱维护三角区，前移老山侧（153#架）掩护架1.5 m，以此类推逐架进行施工。回撤时原支设的π 型梁斜撑顶板，同时在π 型梁下方施工木垛，此区段木垛间距调整，需要连续布置，保证顶板回风通道有足够的支护强度。如图4。

图4 回撤通风通道施工工艺示意图

2.4 安全技术措施

1）人员在液压支架后方施工木垛时，要站在老山侧（153#架）掩护架下方，人员站立地点必须有可靠支护，必须确保作业人员安全。

2）施工木垛时，要观察顶板情况，若出现顶部网片破损，要提前补网，确保回风通道不会因漏顶导致堵塞。顶板永久支护强度低时，要缩小木垛施工间距。

3）木垛支撑的回风通道内禁止行人和有人员作业，若出现漏顶、顶板垮落导致木垛推跨或其他原因导致回风通道堵塞，人员严禁进入回风通道内维护。

4）为了保证通风系统安全，需要在工作面回撤液压支架前备用一套局部通风系统，在2-1101 联巷提前安装好局部通风机、风筒等配套设施，并进行一次局部通风机供风试验，保证负压通风风量不能满足要求时，局部通风系统能及时启动，同时按照局部通风管理要求，每5 d 对局部通风机进行一次切换试验。

5）回撤液压支架期间，每班有专人对工作面风量进行测定。风量低于规定时，立即将工作面所有人员撤至南翼辅运巷Ⅲ段全风压进风巷道内，通知通风区、调度室，开启局部通风机进行供风。

6）瓦斯检查员每班需对回撤地点、巷道及工作面通风设施进行巡查，确保巷道通风断面通畅、通风设施完好，通风系统稳定可靠。发现工作面风量不足时，可以通过调整2-1102 巷回风联巷内调节风窗，降低风阻，增大风量。

7）回撤液压支架前，工作面要提前调整好安全监控系统，在回撤点安装1 台瓦斯传感器和1 台一氧化碳传感器，原回风流处传感器不变。当工作面变为局部通风系统时，需要调整回风流传感器位置，保证监测到位。

8）加强防尘和防灭火工作，定期冲洗煤尘，按照防灭火设计及时开展防灭火工作。

2.5 使用效果分析

2-110 工作面应用负压通风回撤期间，工作面风量始终保持在500 m³/min 以上，根据瓦检员监测数据、安全监控系统监测数据、束管检测系统检测数据分析，2-110 工作面回撤期间未发生过有害气体超限，工作面通风系统稳定可靠，工作面顺利完成回撤。相比局部通风，回撤时间由原来的26 d 缩短至16 d，有效地保证了回撤工作面的通风安全。

3 结语

通过运用回撤工作面负压通风技术解决了薛虎沟矿2#浅埋深复采煤回撤工作面因回撤通断面小，局部通风设施影响巷道有效断面，从而影响液压支架搬运的问题。全负压回撤方式是随着液压支架的不断抽出，需要在掩护架后方永久支护下及时施工木垛，确保顶板不垮落，形成有效的回风通道，保证了风路畅通。此项技术不仅解决了回撤工作面通风和运输问题，相比局部通风，还减少了破碎顶板下的回撤通道施工量、设施维护和噪声带来的一系列问题，缩短了工作面回撤时间，保证了回撤工作面通风安全，为类似条件下解决回撤工作面通风问题提供参考。