特厚煤层综放工作面撤架期间通风系统优化研究及应用

翁旭泽

特厚煤层综放工作面撤架期间通风系统优化研究及应用

翁旭泽

本文针对塔山煤矿8109综放工作面停采撤架期间的通风瓦斯问题，分析了工作面撤退期间铁风筒通风系统布置的缺点，提出利用大流量抽放泵构建通风系统的方法，控制瓦斯浓度，确保撤架期间的风量稳定。

综放工作面;停采撤退;通风系统;大流量抽放泵;铁风筒

1 矿井生产技术条件及存在问题

塔山煤矿是大同煤矿集团公司为开发大同煤田石炭二叠系煤层而新建的第一座特大型现代化矿井。矿井首采煤层为石炭系3～5#煤层。该煤层倾角3～5°，埋深300～500 m，煤层厚度平均18.44 m，赋存稳定。该煤层瓦斯含量为1.548～3.232 m3/t，瓦斯压力0.224～0.245 MPa，属低瓦斯煤层。但是在高强度综放开采的条件下，工作面瓦斯涌出呈现低瓦斯赋存，高瓦斯涌出的特点。该煤层为自燃煤层，最短发火期为68天。

工作面采用综采放顶煤的回采工艺，布置三条巷道，分别为皮带巷、回风巷、顶板高抽巷。其中，皮带巷、回风巷沿3～5#煤层底板掘进，高抽巷作为工作面瓦斯治理的主要措施巷道，沿3～5#煤层顶板上方稳定岩层中掘进，垂直方向与回风巷顶板相距20 m，水平方向与回风巷内错20 m。目前，工作面撤架工作是利用帕提特2165型支架吊车将支架拉出，摆正，然后利用LWC型支架搬运车装车出井。支架的撤退顺序为从头到尾，运输路线为：工作面撤架通道——工作面回风巷——盘区辅运巷——地面。

针对支架撤退的工艺以及工作面及巷道布置参数，传统的局部通风系统存在供风量有限、风筒维护困难、对于瓦斯的控制能力不足等问题。因此，塔山煤矿工作面撤架期间一直采用全风压通风系统布置，并在撤架通道布置一趟铁风筒，以增加通风断面，确保撤架期间工作面风量。但是，该系统在撤架后期通道垮落后，随着通风断面的不断减小，供风量仍存在问题，对瓦斯的控制能力不足，尤其是在全风压系统负压较低的情况下，供风量更加无法保证。为此，需要进一步探索符合自身实际的撤架期间通风系统的布置方式。

2 8109 工作面撤架期间铁风筒通风系统布置方案

8109工作面是塔山煤矿一盘区布置的第8个工作面，工作面设计走向长度为2 023.5 m，可采走向长度为1 780 m，倾向长度为207 m，共布置121个支架，其中，ZF15000/28/42型普通支架113架，ZFG15000/28/ 42型过渡支架7架，ZTZ20000/30/42型端头支架1架。工作面从2015年10月6日开始生产，到2016年8月17日停采，开始组织撤退工作。撤架期间的通风系统布置见图1所示。

图一 8109工作面撤架阶段通风系统平面示意图

由图1可知，撤架期间，工作面通风系统由正常生产期间的皮带巷进风，回风巷回风的系统改为回风巷进风，皮带巷回风的系统，保证撤架路线始终处于进风风流中，确保了撤架的安全。同时，为了保证撤架后期通道垮落后的通风断面，在工作面撤架通道内铺设了一趟直径为600 mm的铁风筒，铁风筒出风口布置在2109巷，超过撤架通道15 m，前端随着工作面支架撤退不断延接，始终保证进风口紧跟掩护支架。具体情况见图2所示。

图2 8109工作面撤架阶段铁风筒布置示意图

在撤架初期，工作面主要由撤架通道回风，当撤架后期通道顶板垮落后，工作面主要由垮落后的裂隙、孔隙以及铁风筒回风。撤架期间的通风系统形成后，工作面初期配风量为1 640 m3/min，回风流瓦斯浓度为0.05%。

3 铁风筒通风系统存在问题

10月20日早班工作面开始撤架工作，10月22日早班撤至25支架时，工作面1-22#支架段通道顶板垮落，通风断面急剧减小，现场实测工作面风量仅为580 m3/min，其中铁风筒过风量仅为180 m3/min。回风流瓦斯浓度最高可达1.9%。具体情况见图3、图4所示。

图3 8109工作面撤架阶段风量变化曲线

图4 8109工作面撤架阶段回风瓦斯浓度变化曲线

初步分析原因有两个方面：一方面，受一盘区大系统整体限制，8109工作面主扇提供负压不足，导致工作面在断面变小，风阻急剧增大的情况下，无法提供足够的负压来保证供风量；另一方面，撤架期间，撤架通道的支护能力不足，对铁风筒的保护不足，并对铁风筒有一定的破坏，从而致使通风断面远小于正常情况。

4 利用大流量抽放泵构建通风系统的方案及效果

针对8109工作面撤架期间出现的通风瓦斯问题，考虑到工作面瓦斯抽放系统、抽放能力以及工作面撤架现状，经分析研究，提出了利用大流量瓦斯抽放泵构建通风系统，保障撤架工作顺利进行的方案。具体见图5所示。

图5 利用大流量瓦斯抽放泵构建的撤架期间通风系统示意图

具体做法就是：在2109巷靠撤架通道处10～20 m位置构筑一道临时密闭砖墙，并在墙内预埋两趟DN600瓦斯抽放管路，沿2109巷及绕道铺设至1070回风巷，与回风巷瓦斯抽放管路对接，利用二盘区瓦斯抽放泵站内的一台2BEC80型水环真空泵和一台（或两台）2BEC62型水环真空泵对工作面进行机械式负压抽放，保障工作面稳定的配风量。同时在2109巷口布置两台2×30 kW局扇，对2109巷形成的盲巷进行局部通风机供风。

10月24日系统形成后，开启一台2BEC80型水环真空泵和一台2BEC62型水环真空泵对工作面进行抽放，进风侧风量稳定在800 m3/min左右。同时，将回风巷瓦斯通过抽放泵直接排至盘区总回联巷。这一系统有效的确保了8109工作面后期撤架工作的顺利完成。具体数据见图3、图4及图6所示。

图6 利用大流量瓦斯抽放泵供风后排放口瓦斯浓度变化曲线

5 结语

工作面收尾撤架期间的通风系统布置极大的影响到撤架期间的安全。传统的局部通风系统对于特厚煤层综放工作面撤架工艺来说并不合适，但是采用全风压通风系统又受到撤架通道支护效果、铁风筒保护效果以及大系统负压的影响，在稳定性和可靠性上仍存在不足之处。同时，采用全风压通风系统时，回风侧的瓦斯浓度高的问题不可回避。而利用大流量瓦斯抽放泵构建的通风系统能够完美的解决撤架期间的通风瓦斯问题，在稳定性和安全性上优势明显，是值得推广的一种工作面撤架期间通风系统布置方法。

[1]陈立新.综采工作面几种撤架通风方法的实践与比较[J].煤炭工程师,1995,5:35-39.

[2]郝明辉,魏尊义,鹿广利,杨后勤.综放工作面撤架期间合理通风与防火技术研究[J].煤炭科学技术,2012,40(6):62-65.

[3]贺海泉.分层开采综采工作面撤架期间通风瓦斯管理[J].煤炭科学技术,2002,30(5):7-9.

[4]宋录生,郝应祥.综放工作面撤架期间综合防灭火技术研究[J].西安科技大学学报,2008,28(4):634－637.

[5]王悦恒,赵云锋,马立伟.易自燃煤层综放面撤除期间防火技术与实践[J].煤炭科学技术,2003,31(5):13-14.

Research and application of ventilation system optimization during retreating supports in working face with thick coal seam

WENG Xu-Ze
(Datang Tashan Coal Mine Co.,Ltd.,Datong Coal Mine Group,Datong Shanxi 037001,China)

In view of the ventilation and gas problems during stopping mining and retreating supports in the 8109 fully mechanized working face of Tashan Mine,the ventilation system arrangement faults of the iron ventilator during re⁃treating are analyzed,the method of building ventilation system by using large flow drainage pump is put forward,it effec⁃tively controls the gas concentration of the working face and ensures the airflow stability during retreating supports.

Fully mechanized working face;Stopping mining and retreating;Ventilation system;Large flow drain⁃age pump;Iron ventilator

TD724+.3

B

1000-4866(2016)06-0010-03

10.19413/j.cnki.14-1117.2016.06.003

2016-11-5

翁旭泽，男，山西省灵丘县人。2009年硕士毕业于北京科技大学安全工程专业，现任职于同煤集团塔山煤矿通风副总，工程师，主要专业研究方向是煤矿瓦斯治理及防灭火技术。