综放开采U+L与U+I型通风对瓦斯排放效果对比分析

李晨旭

【摘 要】 U+L及U+I（W型）型通风是浅部煤层综放开采时常用通风方式，根据矿井实际选择合理通风方式对确保矿井生产安全具有重要意义。本文采用模拟分析以及现场调研实测技术手段，对矿井采取的U+L以及U+I综放工作面瓦斯涌出、停断电情况进行分析，总结矿井在不同通风方式下的优缺点，并针对矿井实际情况给出不同通风方式适用范围建议。研究成果可以为矿井选择合理通风方式提供参考。

【关键词】 综放开采;通风方式;风排瓦斯;采空区;遗煤

【中图分类号】 TD722 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2020）02-0004-03

综放开采落煤量及瓦斯涌出量较大，上隅角瓦斯容易超限，影响开采面生产安全。根据有关统计，上隅角瓦斯中采空区涌出瓦斯占据到70%以上，而采取排放瓦斯巷是治理采空区瓦斯主要技术手段之一。现阶段，矿井常用通风方式有U型、双U型、Y型、U+L型、U+I型，其中U+L、U+I（W型）两种方式在综放工作面应用较为广泛。文中就上述两种通风方式应用过程中存在问题、应用效果等进行分析，并对瓦斯巷采空区瓦斯涌出及避免上隅角瓦斯超限的能力范围进行探讨，以便能为矿井选择适合的通风方式提供一定参考。

1综放开采U+L与U+I排瓦斯概述

1.1 U+L排瓦斯

U+L通风将瓦斯尾巷布置在回风巷外侧，具体见图1。借鉴综放开采Y型通风原理，采用U+L通风时在综放面回风上隅角处布置木垛形成一段沿空留巷，使回风流部分通过留巷段并携带部分采空区瓦斯，最后通过瓦斯尾巷排放瓦斯，从而解决回风上隅角瓦斯超限难题。

1.2 U+I排瓦斯

采用U+I通风时将瓦斯尾巷布置在回风巷内侧，通过瓦斯尾巷将部分漏风携带的瓦斯排出，具体见图2。

2两种通风方式瓦斯治理效果比对

某矿主采2、3、9、11号煤层，厚度分别为6.7m、7.3m、4.8m以及5.2m。现开采2、3号煤层，2号煤层埋深为210m，顶板为砂岩、泥岩，厚度分别为3.2m、5.3m;底板为粗砂岩，厚度为5.9m;3号煤层距2号煤层底板68m，顶板为砂质泥岩，厚度为2.2m;底板为细砂岩，厚度为4.3m。2、3号煤层瓦斯含量在3.2m3/t，3.7m3/t，煤层无自发火性、煤尘无爆炸性。

2.1模拟分析

采用ANSYS软件按照3号煤层赋存条件对采用U+L、U+I型通风时采空区瓦斯浓度分析。U+L通风模式下模拟结果见图3。

从图3看出：（1）沿着煤层走向方向由于受到采面漏风影响，采面后方20～30m范围内采空区瓦斯浓度约15%;采面后方30m～280m范围内瓦斯浓度显著增加，且回风巷侧浓度高于进风巷侧;采面后方280m以外瓦斯浓度平均稳定在85%。

（2）在竖向方向上，瓦斯浓度从煤层底板到上覆裂隙带内呈现出逐渐增加趋势，特别是在垮落带与裂隙带交汇处，瓦斯浓度有较大变化。

（3）沿煤层倾向从进风巷到回风巷瓦斯浓度呈现逐渐增加趋势，排放口引导采面通风稀释采空区瓦斯，降低上隅角瓦斯浓度。模拟显示瓦斯尾帮、回风上隅角瓦斯浓度分别约为1.1%、0.7%，上隅角瓦斯浓度接近矿井规定0.8%上限。

U+I通风时采空区瓦斯浓度分布情况见图4。

从图4看出：（1）U+I及U+L通风方式下采空区内在煤层走向、倾向以及竖向方向趋势较为接近。

（2）采用U+I通风时瓦斯尾巷形成的负压区降低采空区瓦斯向回风巷上隅角涌出量，上隅角瓦斯浓度在0.4%，为允许上限（0.8%）的50%。

（3）由于U+I通风时瓦斯尾内错回风巷，使得回风巷与瓦斯尾巷间产生风压差，瓦斯尾巷尾风压最低点。由于风压存在一方面可使得回风巷后方部分采空区瓦斯向瓦斯尾巷流动，另外一方面瓦斯尾巷可以截留涌向回風巷的瓦斯，降低回风巷瓦斯浓度，从模拟结果看出，瓦斯尾巷内浓度在1.4%，起到显著的排放瓦斯效果。

不同通风方式下的具体瓦斯浓度模拟结果见表1。

从表1清晰得出，U+I通风时上隅角、回风巷瓦斯浓度显著低于U+L通风，U+I通风方式具有更强的瓦斯排放能力。

2.2现场测试分析

2018年至2019年对矿井采取两种通风方式的工作面瓦斯治理效果进行统计分析，具体统计得出的不同工作面瓦斯治理情况见表2。

从统计结果看出，矿井采用U+I通风方式时采面由于上隅角瓦斯超限造成的断电频率远低于U+I通风方式时断电频率，这表明在采面采用U+I通风方式在上隅角更不易发生瓦斯超限，同时在采面内未有其他的高瓦斯点出现，安全性更好。仅从统计结果得知，在矿井采用U+I通风方式瓦斯治理效果更为显著。

2.3综放开采U+I通风瓦斯治理对策

在该矿采用U+I通风方式时，主要采取的下述瓦斯防治措施。

（1）强化瓦斯尾巷维护及配风管理。

（2）对回采工作面前方瓦斯地质、构造地质、煤层各分层及顶底板岩性等情况进行探测。

（3）对各个综放开采工作面来压位置、强度、距离等矿压资料进行归纳总结，掌握综放来压规律，便于后续的预测预报。

（4）在进、回风巷隅角位置坚持退锚处理，使得切顶线以里顶板随采面开采及时垮落。

（5）采面正常生产期间应确保进风巷隅角切顶线位置处布置的风障质量，密闭严密，在检修时应去掉进风巷风障，及时对采空区内的瓦斯疏排。

（6）配合采用采空区埋管、引巷抽放、钻孔抽采等多种瓦斯抽放措施。

2.4瓦斯涌出异常防范措施

（1）强化对机电设备管理，及时对设备进行维护，确保设备的防爆状态完好，瓦斯断电保护装置处于灵敏、可靠状态。

（2）合理组织矿井生产，杜绝出现突击生产。

（3）采用U+I通風方式时在瓦斯排放巷内布置风速传感器，监测巷道内风量，当出现风量异常时及时对原因进行排查。

3总结

（1）采用瓦斯尾巷治理采空区瓦斯涌出时，只有确保瓦斯围岩稳定，才可以实现瓦斯尾巷治理瓦斯功能，确保采面生产安全。采用U+I通风方式较U+L具有更强的瓦斯排放能力及经济性。综合分析，在后续采面设计瓦斯尾巷时应尽量采取U+I通风方式。

（2）U+L通风方式具备更强的适用性，可以适用复杂地质及顶板条件，但是在具体使用时应做一些针对性改进，具体措施为：①改进回风巷与瓦斯尾巷间联络巷施工工艺，并适当缩短临近联络巷间间距，强化对联络巷、瓦斯尾巷及联络巷与瓦斯尾巷、回风巷间交汇处围岩控制;②加强放煤工作管理，满足条件时尽量采用排尾支架放煤工艺，从而减少开采时采空区遗煤量，提升煤炭回收率，并降低采空区内遗煤瓦斯释放量。

（3）当回采工作面具备以下条件时，也可以采用U+I通风方式在满足治理瓦斯的同时提升煤炭开采率：①综放开采时采面绝对瓦斯涌出量在23m3/min以上，上隅角瓦斯超限治理困难;②煤质坚硬、构造简单，开采附近无显著地质构造破坏带，厚度在6.5m以上。

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