寨崖底煤矿3906工作面通风系统及瓦斯防治研究

刘 震

（柳林县煤炭工业局，山西 柳林 033300）

柳林县寨崖底煤矿3906综采工作面回采后采面向北150m范围内地面受到不同程度的影响。该工作面1000m至切眼段瓦斯含量较大，必须做好通风系统设计和瓦斯排放措施，保障井下生产安全。

1 通风系统

通风方式：3906综采工作面煤层原始瓦斯含量为2.3～5.6m3/t，预计3906面达产后瓦斯绝对涌出量17m3/min。工作面采用两进一回的全负压通风方式。

新鲜风流：副斜井、主斜井、进风立井→集中辅运大巷、集中胶带大巷→3906工作面胶带顺槽、辅运顺槽→工作面。

乏风流：3906工作面→3906回风顺槽→一号集中回风大巷→东西回风大巷→回风立井→地面。

2 工作面配风量计算

寨崖底煤矿3906综采工作面在回采期间瓦斯涌出量预计最大为18m3/min，3906工作面瓦斯治理方案为采用工作面风排、煤层预抽和高位定向钻孔抽采裂隙带瓦斯，其中风排解决6.8m3/min，抽采解决3.0m3/min，高位定向钻孔抽采7.2m3/min。

2.1 工作面配风量

2.1.1 按气象条件计算

式中：

V-风速，取1.0m/s；

S-平均有效断面积，取17.8m2；

K1-采高调整系数，取1.5；

K2-长度调整系数，取1.3；

K3-温度调整系数，取1.0；

70%-有效通风断面系数；

60-单位换算产生的系数。

代入各参数计算得采煤工作面需风量：

2.1.2 按瓦斯涌出量计算

按采煤工作面回风流瓦斯浓度不超过0.8%计算：Q采=125×q×K

式中：

Q采-实际需要的风量，m³/min；

q-回风流中平均绝对瓦斯涌出量，扣除瓦斯抽采量后，取值为6.8m³/min；

K-瓦斯涌出不均衡通风系数，取1.3；

125-按回风流瓦斯浓度不超过0.8%的换算系数。

2.1.3 按采煤工作面同时工作人数计算需风量

式中：

N-同时工作的最多人数，按交接班时人数最多取33人；

4-每人供风量不小于4m³/min。

2.1.4 按风速进行验算

（1）按工作面风速验算

① 验算最小风量：

② 验算最大风量：

式中：

0.25 -允许的最小风速，m/s；

4.0 -允许的最大风速，m/s。

（2）按进、回风巷道风速验算

① 3906胶带顺槽进风巷道：

② 3906回风顺槽：

式中：

Q采-计算最大需风量，m³/min；

S1-3906胶带顺槽断面，m2；

S2-3906回风顺槽断面，m2。

根据以上计算取最大值，并经风速校验，18101采煤工作面需风量为1458m3/min，考虑1.2的富余系数，计划配风量1750m3/min，初次来压前，采空区大面积悬顶，为了防止初次来压时采空区瓦斯被瞬间挤出，初次来压前工作面风量配至3500m3/min以上。

2.2 3906辅运顺槽通风管理

2.2.1 需风量计算

（1）按照瓦斯绝对涌出量计算

式中：

k-备用风量系数，一般取1.3。

（2）按工作人员数量验算

式中：

N-同时工作的最多人数，20人（交接班时）。

根据计算取以上（1）、（2）式中最大值进行计算，即：455m3/min。

2.2.2 风量验算

掘进工作面的风速风量（Q煤）验算：

式中：

Q煤-工作面所需风量，m3/min；

S-巷道的断面积，取23.1m2。

取最大值为455m3/min为工作面最低有效风量。

2.2.3 局部通风机的选型及安装标准

（1）局扇工作风量

式中：

P-风筒漏风风量备用系数，取1.3。

按最低风速验速：Q煤＞0.25 ×40×S煤，Q煤＞0.25×40×23.1=231m3/min。

（2）风筒风阻

式中：

Rm-沿程摩擦风阻，NS2/m8；

α-摩擦阻力系数为0.0032NS2/m4；

L-风筒长度取1100m；

d-风筒直径（Ф1000mm风筒）。

（3）总通风风阻

式中：

λ-通风风阻附加系数。

（4）局部通风机理论工作风压

式中：

ht-压入式局部通风机全风压，Pa。

根据3906辅运顺槽局部通风段实际需要的风量，3906辅运顺槽采用两台（一用一备）FBD-NO7.1型压入式局扇供风，局扇电机功率为2×37kW，风量为400～745m3/min，风 压 为890～6630Pa，配套一趟Ф800mm的阻燃、抗静电胶质风筒，能够满足施工要求。结合矿井目前的局扇储备情况，最终确定采用FBD-NO8.0型压入式局扇供风，局扇电机功率为2×55kW，风量为500～950m3/min，风压为1580～8650Pa，风筒直径Ф1000mm。

根据3905进风顺槽的掘进速度，结合局部通风距离的要求，局扇安设在3906辅运顺槽4#横贯以南100m处。回采开始后在3906辅运顺槽8#横贯内距辅运顺槽东帮6m位置施工一道防火密闭。随着工作面推进，超前工作面60m左右提前施工3906辅运顺槽横贯防火密闭。

3 瓦斯防治的研究

3.1 瓦斯抽采系统

地面永久瓦斯抽采泵站位于回风立井场地，由瓦斯抽采10kV配电室、真空泵站、管子间、监测监控室、高低位水池组成。采用4台（2用2备）型号为2BEC80的水环式真空泵作为瓦斯抽采泵，额定流量660m³/min，真空泵启动方式为变频启动，电机功率800kW。共布置高低负压两套系统，高负压系统进行本煤层预抽，低负压系统进行采空区抽采。两套系统瓦斯主干管路均为Φ820mm螺旋焊缝钢管。

3.2 瓦斯抽采

3.2.1 抽采方法

3906综采工作面在回风顺槽施工顺层平行钻孔进行本煤层预抽，在3906回风顺槽钻场（钻场间距300m）利用千米钻机施工高位定向钻孔抽采裂隙带瓦斯。

3.2.2 钻孔布置

3906综采工作面本煤层预抽钻孔在3906回风顺槽布置，钻孔间距3m，开孔高度1.2m，倾角-2.5°；距切眼14～122m钻孔垂直煤壁施工，方位角270°；其余钻孔与煤壁夹角85°，呈倾斜布置，施工方位角275°；钻孔从切眼向外依次施工。钻孔于2016年12月1日开始施工，边施工边联抽，回采前保证抽采时间6个月以上。回采过程中充分利用超前压力影响强化边采边抽效果，超前架距离钻孔10m时拆除最近一组钻孔。

3.3 上隅角顶板管理

根据3906综采工作面巷道顶板压力情况，在回风顺槽超前工作面1～2m范围合理安排退顶板锚索工作，促使回风隅角三角区顶板能够及时冒落，减少悬顶面积。跟班队长负责，当班瓦检员监督，如果因措施未落实到位和采空区距工作面老顶悬空面积超过正常来压步距时，立即停止工作面生产进行处理。

4 结语

本文分析了寨崖底煤矿3906工作面的通风方案，对工作面的通风量进行了计算，提出了瓦斯防治措施。近1年的实践开采过程中，没有出现因通风因素和瓦斯超限因素导致的安全事故发生。这充分的表明了3906工作面的通风系统的设计及瓦斯防治措施是合理的，切实可行的。