高瓦斯矿井采煤工作面通风方式优化设计

王彦鑫

(山西煤炭运销集团 店上煤业有限公司 ，山西 高平 048400 )

瓦斯治理是高瓦斯矿井工作的重点，应该加强矿井通风系统的建设，加强通风系统的管理。做好工作面通风系统的设计工作很重要，设计期间需综合考虑各种影响因素，优化工作面通风系统，确保矿井通风系统的稳定性，保障井下作业人员的生命安全。

合理的通风方式对工作面瓦斯治理影响较大，所以高瓦斯矿井应根据矿井实际情况，以及通风的难易程度确定工作面合理的通风系统，确保工作面回采过程中瓦斯正常，保障矿井的安全。目前，对通风效果的分析主要通过模拟和现场数据采集两种方法，对采空区内部的流场通过流体力学和数学分析，研究采空区内的瓦斯流经路线，进一步了解瓦斯的运移规律，从而更好地对瓦斯进行治理。某矿首采工作面主要考虑两种通风系统：一种为“U”型通风系统，另一种为“U+L”型通风系统。通过对比两种通风系统的优缺点，选择合理的通风系统，以保障工作面的正常回采，确保矿井的安全生产。

1 通风原理

1.1 “U+L”型通风系统的工作原理

工作面采用“U+L”型通风系统需布置3条巷道，分别为辅助运输巷、胶带运输巷和瓦斯排放巷。其中胶带运输巷和辅助运输巷为工作面进风巷，专用排瓦斯巷为回风巷道，并布置在辅助运输巷的外侧，通过联络巷与辅助运输巷联通。工作面的瓦斯通过两条进风巷后，部分新鲜风通过工作面，部分新鲜风到达上隅角，最后在上隅角进入采空区后经工作面后部的联络巷进入专用排瓦斯巷道。

1.2 “U”型通风系统的工作原理

综采工作面选择“U”型通风系统布置两条巷道，分别为辅助运输巷和胶带运输巷。胶带运输巷为进风巷道，辅助运输巷为回风巷道。新鲜风流经进风巷到了工作面后，到达回风巷。该系统通风相对简单，但上隅角瓦斯不易管理。

2 通风系统分析

该矿为高瓦斯矿井，煤层平均3.4～3.9 m，平均厚度3.8 m，首采工作面预计设计走向长度1 700 m，工作面倾向长度170 m，主要回采5号煤，煤层平均倾角13°，矿井绝对瓦斯涌出量125 m3/min，原煤瓦斯含量7.6 m3/t。通过对该首采工作面两种通风系统进行分析，发现“U”型通风系统对工作面采空区的影响更深远，会将采空区更深部的高浓度瓦斯带出，造成采空区瓦斯过多地涌出到工作面的回风现象，不利于瓦斯管理；“U”型通风上隅角处的瓦斯随着一部分风的影响进入工作面回风巷道内，且巷道负压的影响会导致工作面上隅角瓦斯不受控制，出现工作面上隅角瓦斯严重偏高，甚至超限报警的情况。

“U+L”通风系统的影响范围只到了工作面后部的联络巷，且瓦斯经过联络巷后释放到回风巷内，限制了瓦斯的影响范围，有利于通风系统的管理。

3 上隅角瓦斯对比

通过对该矿井其它采区工作面瓦斯数据的收集、对比发现，在工作面风量相同的情况下，采用“U+L”型通风系统的工作面上隅角瓦斯明显低于“U”型通风工作面，且“U”型通风系统的瓦斯接近报警值的情况较多，回风巷的瓦斯不受控制，严重影响工作面的正常生产。通过对以上数据的分析，考虑到正常生产期间的安全问题，采用“U+L”型通风系统更加合理。

4 经济效果对比分析

4.1 “U+L”型通风系统的优缺点

优点：由于工作面上隅角的风流向工作面后部的联络巷流动，对采空区的扰动范围较小，限制了瓦斯的涌出量，所以工作面回风巷道的瓦斯涌出较小。工作面采用两进一回的通风系统，上隅角的瓦斯偏小，致使工作面机尾的瓦斯偏低，机电设备附近没有高浓度瓦斯源，瓦斯易管理，工作面人员的主要活动范围内没有高浓度的瓦斯，保障了人员的安全。

缺点：工作面需施工3条巷道，巷道施工工程量大，经济投入过高，且对矿井的整体采掘衔接有影响，易造成矿井采掘衔接紧张；联络巷内的通风设施较多，易出现漏风情况，造成风量的浪费，影响通风系统的稳定；需加强通风设施的检查与维护，造成人员工作量偏大；当工作面通过联络巷后需对工作面通风系统进行调整，进一步影响工作面生产工作，且通风系统调整比较多，不利于通风系统的管理；工作面回风和辅助运输巷间需要留设煤柱，造成工作面的回采率偏低，浪费能源。

4.2 “U”型通风系统的优缺点

优点：工作面仅施工两条巷道，巷道施工工程量小，工作面圈成时间短，并且减少了1支掘进队伍，有利于矿井进行采掘衔接工作。工作面留设的煤柱少，保护了矿产资源。通风系统相对简单、通风设施少、易管理、漏风少。

缺点：由于上隅角的瓦斯流向工作面机尾，且瓦斯浓度较高，容易发生瓦斯超限报警的可能。此处存在机电设备，当瓦斯较高的时候，可能会有重大安全隐患。

5 “U+L”型通风系统的应用

通过对比两种通风系统，综合考虑矿井的实际情况及对安全的影响，最终确定选择“U+L”型通风系统，于2016年7月份施工完成。通风系统完善后对该工作面进行初采，工作面配风量为2 800 m3/min左右，工作面上隅角瓦斯保持在0.36%左右，回风巷道内的瓦斯最高达0.55%，一般保持在0.45%，工作面回采期间未发生瓦斯超限，未由于瓦斯因素影响该工作面正常的生产工作。