综放工作面下行通风技术研究与应用

秦攀峰（中国神华神东煤炭集团有限责任公司安监局,内蒙古 鄂尔多斯 017000）

综放工作面下行通风技术研究与应用

秦攀峰
（中国神华神东煤炭集团有限责任公司安监局,内蒙古 鄂尔多斯 017000）

本文结合保德煤矿具体工程实例简要介绍了上行通风存在的问题，通过对上行通风和下行通风的优缺点进行详细对比，得出在综放工作面采取下行通风的可行性，对今后煤矿企业综放工作面下行通风技术具有一定的指导意义。

综放工作面；上行通风；下行通风；技术研究

0 引言

保德煤矿是神华神东煤炭公司唯一的一对高瓦斯矿井，综放工作面单产高，工作面绝对瓦斯涌出量较大，回风隅角存在瓦斯频繁超限现象，综放工作面回风粉尘浓度经常严重超标。为了有效解决上述问题，保德煤矿准备在81305综放工作面（备用面）正式回采时采用下行通风的通风方法。下行通风在防止上隅角瓦斯积聚、防尘、降温和抑制采空区自燃火灾等方面效果明显，但下行通风存在一些弊端，为了确保81305综放工作面回采期间通风系统稳定、安全可靠，需要对工作面下行通风方案的可行性进行论证。

1 工程概况

保德煤矿位于山西省保德县境内，经过两次集中改扩建，矿井实际原煤生产能力已达到1500万t/a。目前正在开采的煤层为最上部的8#层，煤种为气煤，埋藏深度176～380m，倾角平均5°左右，厚度4.41～8.23m较稳定，平均6.5m。煤层含夹矸4层以上，为砂泥岩及炭质泥岩，厚度0.1～0.3m。8#煤原煤灰份18.56～35.47%，平均26.08%，为中灰煤，直接顶为砂质泥岩及泥岩，厚度0.53～12.12m；老顶灰白色粗砂岩，厚度8.9～20.2m；底板为泥岩。8#层煤自燃发火等级鉴定为Ⅱ级，发火期4～6个月，自建矿以来已回采，21个工作面，未发现有采空区煤体自燃发火现象。煤尘具有爆炸性，爆炸性指数为35.33%。

矿井有完整独立的通风系统，采用分区机械抽出式通风，目前矿井总进风量26476 m3/min ，总回风量为27066 m3/min，矿井通风等级孔10.5m2，矿井通风容易。盘区采用“两进两回或两进一回”的通风方式，工作面采用“两进两回”、“两进一回”或“一进一回”的通风方式，掘进面采用全风压和大功率局扇配大直径风筒供风。井下所有采掘工作面，机电硐室通风系统独立、合理、完善。2010年7月份矿井瓦斯等级鉴定结果绝对涌出量70.93 m3/min，相对涌出量6.10m3/ t，属高瓦斯矿井。根据2011年5月测风报表，矿井绝对瓦斯涌出量为95.64 m3/min，相对瓦斯涌出量为3.13 m3/t。

2 上行通风存在问题

目前矿井上行通风综放工作面为81304工作面，采用“两进两回”的“U+L”上行通风方式，通风在工作面及上下隅角处和传统的“U”形类似，回风风量1390 m3/min，上隅角瓦斯经常超限，上隅角采用硬质风筒引排瓦斯1~2 m3/min，风排瓦斯量7~8 m3/min。日产2~3万吨，日推进度10m左右。由于工作面单产大，推进速度快，尽管采面已提前预抽，工作面瓦斯涌出量仍相对较大，在放煤或割煤时回风隅角存在瓦斯超限现象，特别是回风隅角顶板瞬时垮落，回风隅角瓦斯频繁出现瞬间超限现象，严重威胁着矿井安全生产。

另外，为保证日产量，综放工作面每天割煤12刀左右。正常生产时回风煤尘严重超标，工作面全尘浓度达到484.2mg/m3，回风巷粉尘浓度达到128.7 mg/m3。全尘最大491.5mg/m3，最小318.1mg/m3，平均388.1mg/m3，呼吸性粉尘最大63.4mg/m3，最小29mg/m3，平均46.3mg/m3。平均总粉尘和呼吸性粉尘均为《煤矿安全规程》（2011年版）第七百三十九条中关于作业场所空气中粉尘浓度最高允许浓度的31.8倍和13倍。工作面及回风流作业场所空气中煤尘浓度较大，严重威胁着作业工人的身心健康。煤尘具有爆炸性，爆炸性指数为35.33%，若降尘措施处理不当存在煤尘爆炸的重大安全隐患。

此外，8#层煤自燃发火等级鉴定为Ⅱ级，发火期4～6个月，具有自燃发火倾向性。由于工作面推进速度较快，虽自建矿以来已回采21个工作面中未发现有自燃发火，但在各方面条件具备时，采空区遗留具有自燃倾向性的煤体仍存在自燃着火的可能，所以应采取积极的措施抑制其自燃发火。

3 下行通风方案可行性论证

3.1 工作面概况

81304综放工作面沿煤层走向布置，位于3盘区二号主辅运大巷以南，井田边界以北，81305工作面（备用）以东。工作面底板标高724~781m，地面标高911~1131.6m。工作面煤层总体近南北走向，呈向西倾斜的单斜构造，煤层倾角为3º～7º，平均4º左右。81304综放工作面长度266m，工作面推进长度2629m，煤厚6.5m左右，采高3.8m，工作面采用“两进两回”的“U+L”上行通风方式，通风在工作面及上下隅角处和传统的“U”形类似，计划配风量1350m3/min，实际配风量1390m3/min，工作面于2010年10月12日开始回采，预计2011 年9月回采结束。

81305综放工作面（备用）与81304工作面紧邻，位于81304西侧下部，作面底板标高697~750m，地面标高890~1106m，其他开采条件与81304类似。81304综放工作面长度240m，工作面推进长度2696m。目前，工作面采用“一进两回”的“U+L”下行通风方法，备用面风量1710通风m3/min，工作面及上下隅角处和传统的“U”形类似，工作面于2011年开始回采。

3.2 通风方案对比分析

现以81304综放工作面在其他条件均相同的情况下，分别采用上行通风和下行通风方案进行技术对比分析。81304综放工作面采用上行通风方案和下行通风方案综合技术对比分析见表1所示：

从表1可以看出， 81304综放工作面采用下行通风方案最大的优势在于工作面漏风较少，采空区瓦斯向工作面空间涌出相对上行通风少，给工作面尤其是上隅角瓦斯涌出治理减轻了压力，为采空区及顶板高位钻孔卸压抽采效果提高提供了便利条件，同时对工作面降尘有着积极的作用，能很好的改善当前工作面煤尘严重超标现状。而下行通风最大不利之处是发生了外因火灾时，对救火施救不利，但外因火灾在管理到位的情况下一般不易发生。

另外，81304综放工作面在采用下行通风还有其他一些优点，例如工作面降温、改善湿度条件、不用在上巷设置风门设施生产效率高等等，对于其缺点均可通过加强管理来改善、弥补。对于保德煤矿这样的现代化矿井来说，人员文化素质高，其技术、管理水平过硬，对处理下行通风中存在的管理问题应该能很好的应对。对81304综放工作面面临的瓦斯涌出治理和工作面煤尘严重超标问题，下行通风方案均能很好的解决或改善，而下行通风的弊端也能从管理上加以解决。

综上所述，81304综放工作面采用下行通风方案在技术上是完全可行的，就目前矿井开采状况而言，下行通风方案总体上明显优于上行通风方案。

4 下行通风方案可行性分析

通过以上对81304综放工作面采用下行通风和上行通风进行对比分析可知，81304综放工作面采用下行通风方案在技术上是完全可行的，而且对于上行通风方案总体上具有明显优势，且我国现行相关法律、法规未对高瓦斯矿井工作面采用下行通风有明确规定。可以这么说，81304综放工作面采用下行通风符合现有法规要求，且在技术上也是完全可行。

81305综放工作面（备用）与81304综放工作面紧邻，其开采技术条件相同，由类推可知，81305综放工作面（备用）在回采期间采用下行通风方案也是完全可行的。另外，81305综放工作面（备用）目前的通风方法已是下行通风，已经具备了下行通风的巷道及通风设施基础条件，在回采期间采用下行通风无须附加额外工程量，也不用对现有工作面通风系统做较大调整。

综上所述，81305综放工作面（备用）已具备了下行通风的硬件条件，在其回采期间采用下行通风方案在技术上是完全可行的。

表1 上行通风与下行通风方案综合技术对比分析表

5 结论

通过对下行通风采场风流分布、漏风率及瓦斯涌出规律的理论分析，分别阐述、分析了下行通风与瓦斯涌出、降尘、抑制采空区煤层自燃发火及工作面降温等方面的关系，得出了下行通风在以上方面比上行通风能更好的为矿井安全高效生产服务。下行通风在外因火灾的控制及救灾过程等方面存在不利因素，并且对回风巷中的机电设备管理带来更高的要求，但对于下行通风存在的不足均可以通过采取不同的安全技术措施并加强管理来弥补。经过81304综放工作面上、下行通风的综合技术对比分析可知，81304综放工作面采用下行通风在瓦斯涌出治理、工作面降尘及抑制采空区煤炭自燃发火等方面用明显优势，下行通风总体上优于当前采用的上行通风方法。

81305综放工作面（备用）目前的通风方法已采用下行通风方法，在生产时采用下行通风则不需要调整工作面通风系统，亦不需另外施工配套工程，可以说81305综放工作面在生产时采用下行通风是水到渠成，只需在安全技术上分析其可行性即可。81305备用工作面与81304综放工作面紧邻，其开采技术条件相似，因此81305综放工作面（备用）在生产时采用下行通风方案在安全技术上总体应优于上行通风方案。

综上所述，在目前矿井通风系统和生产技术条件下，81305综放工作面在回采期间采用下行通风相对于上行通风是安全、可行的。

为了保障工作面通风系统稳定、可靠，最大程度上保证安全回采，针对下行通风一些不利因素，应完善以下安全技术措施：

（1）加强工作面通风系统管理。提高工作面通风设施的可靠性，合理配备风量，保证工作面通风系统的稳定可靠。风门要设连锁，重要风门要设专人看管、维护通风设施。工作面风速要保持在合理范围，避免风速过低造成工作面顶板处瓦斯积聚。

（2）加强工作面瓦斯监测、监控。设置专职瓦斯检查员，抓好工作面上、下端头 、回风隅角及工作面高冒处的瓦斯检测；在下安全出口及上下隅角安设瓦斯报警断电仪，实现瓦斯的连续检测和安全监控，确保监控有效并保证“风、瓦、电闭锁”正常启动。

（3）加强机电设备管理，保证其安全运行。加强处于回风流中的机电运输设备的检查、维护、保养，做到责任到人，杜绝失爆。

秦攀峰（1980-），男，山西陵川人，2004年毕业于太原理工大学矿业工程学院安全工程专业，本科，工程师。