基于综采面通风系统优化及瓦斯治理研究

2023-08-08上官鑫

山西化工 2023年7期

上官鑫

（山西省长治经坊煤业有限公司，山西长治 047100）

在综采面的生产中，煤层赋存瓦斯涌出量大，需要在作业现场采取有效的通风措施，治理瓦斯，保证矿井的生产安全，提高矿井生产的综合效益。以A 矿为例，在A 矿的井下综采面中，采取了Y 型通风方式或偏Y 型通风方式，在实际的使用中体现出了一定的漏风现象和问题，瓦斯浓度的控制效果不理想。改造A 矿井下综采工作面，要有针对性的改良不足之处，确保综采工作面通风系统运行的可靠性、安全性效果。

1 综采面通风系统的改造要点

A 矿井下综采面的通风系统改造中，将原有的Y型通风系统改造成U 型通风系统，具体的实践方法，是要待综采面推移至与横川平行状态时，此时对横川采取封闭处理，采空区内部的所有横川都应该保持封闭状态，内部不留设沿空留巷。考虑到在矿井综采作业中存在高瓦斯的情况，会形成落煤的状态，产生更多的瓦斯，形成瓦斯浓度超限的问题，改造通风系统，要将原本的多巷道进风和多巷道回风的特点保留下来，展开进一步的改造和升级，对上隅角瓦斯浓度超限的问题进行提前治理，制定综合防治措施。将采空区瓦斯抽采作业和上隅角瓦斯稀释的作业相互融合，用两种方式进行对瓦斯的综合治理，采空区瓦斯抽采将会体现出两方面的功能，大幅度的降低了采空区内部气压，并对上隅角瓦斯浓度起到了管控作用，降低了上隅角瓦斯浓度水平，气压低点转移到了采空区深部，降低了采空区漏风向移动至上隅角的风险[1]。在A 矿4312 综采工作面巷道的布设中，使用两进两回的方式，43121 巷道43123 巷道分别被作为主进风巷道和具有辅助功能的进风巷道，43122 巷道43124 巷道则被作为回风巷道，4312 综采面通风布设示意图，如图1 所示。

图1 4312 综采面通风布设示意图

在采空区瓦斯抽采中利用到的工艺为立体化瓦斯抽采工艺，布设高位钻孔、中为钻孔，加强对横川密闭墙的处理，通过埋管等方式，治理采空区的瓦斯风险，布设高位钻孔、单个横穿口，布设的数量为4 个，在综采工作面顶板上方的40 m 处进行布设，高位钻孔布设示意图，如图2 所示。布设中位钻孔分两个层位，一层是在每一层顶板上方的25 m 处，另一层则是在20 m 处位置，横川密闭墙埋管，是在综采作业持续推进时横川，逐渐进入采空区的同时，要将400 mm的瓦斯抽采管预埋到横川内。

图2 高位钻孔布设示意图

2 综采面通风系统的改造应用效果

综采工作面作业期间，瓦斯治理的效果分析中，Y型通风节段和改造后的综采工作面回风巷道风流中的瓦斯浓度相比，浓度有所降低，改造整个综采工作面通风系统，形成了较强的综采面瓦斯治理能力。建立起通风治理体系，在两进一回的治理模式下，形成了以抽采为主、以风排为辅的良好环境，通风治理体系的功能更加完善。在整个综采工作期间，上隅角瓦斯体积分数即值始终低于0.8%，抽采瓦斯量显著的提升，风排瓦斯量则呈现出了大幅度降低的趋势。这说明利用改造后的综采面通风系统，可以提高综采面煤炭的回采效率，实现高质量、高效率的生产目标[2]。

3 综采工作面通风系统优化及瓦斯治理的有效措施

3.1 科学设置通风量

在综采工作面的通风系统改造和优化中，为了提高对瓦斯治理的效果，发挥出综采工作面通风系统的功能，实现高质量、高效率的瓦斯治理目标，营造良好的安全生产环境。在综合治理瓦斯的过程中，应持续的改造综采工作面通风系统，采取有效的措施，优化该系统的性能。例如在设置通风风量方面，要确保通风风量设置的科学性。上隅角发生瓦斯聚集的现象，此时需要通过增加上隅角位置的风流速度的方式，降低瓦斯的浓度，以达到治理瓦斯的目标，实现安全生产。通风正常的综采面风流的速度是维持一定稳定性的，在速度一定的风流作用下，该位置的瓦斯浓度得不到有效的控制，保持回采面的生产安全、稳定性的前提条件下，要对采面通风量进行调整，科学的设置通风风量，确保综采面通风系统改造的效果，发挥出治理瓦斯的功能[3]。

3.2 设置防漏风屏障

上隅角位置发生聚集瓦斯的现象时，破坏了综采工作面的生产安全环境，通过科学设置防漏风屏障，提高综采工作面通风系统的稳定性，增强瓦斯治理的效果，可以降低向采空区域漏风量，使涌出的高浓度瓦斯现象得到改进。在靠近采空区域的一旁使用防漏风屏障，合理地设置防漏风屏障，对瓦斯泄漏量进行控制，发挥出防漏风屏障的功能。在回风巷位置确保屏障安装的可靠性，具有严密的防漏风屏障效果，投入到生产中，提高综采工作面通风系统的稳定运行效果，实现对系统的改造和进一步升级，优化整体的综采工作面安全性能[4]。

3.3 布设局部风机

将局部风机设置在回采面的合适位置，可以有效的提高综采工作面的通风效果，防治瓦斯风险，在上隅角位置安设出风口，可以降低上隅角位置的瓦斯浓度，营造安全、可靠的生产环境。局部风机的安设过程需要保持移动状态，随着回采工作面的推进，局部风机也要随之移动，发生位置上的变化，发挥出局部风机的功能优势，降低瓦斯聚集的风险。利用风筒吹散上隅角的瓦斯，风筒的体积较小，在回采工作面的空间中，占据的面积有限，局部风机在正常运作中可以起到有效的瓦斯治理效果，对上隅角的瓦斯浓度加强了改善。营造了安全的综采工作面环境，在综采工作面的通风系统稳定运行中，煤矿生产的安全水平大幅度提高。

3.4 科学设置瓦斯尾巷

在治理瓦斯、综采工作面的通风作业的环节，尾巷发出的作用是不可替代的，使用尾巷的过程中，由于内部没有可燃材料，因此需要在完成了掘进作业之后将支护用到的物品拆除，例如木棚，此时在尾巷部分将会形成顶板冒落的风险，导致通风风阻进一步加重。因此在该问题的治理中，要采取联合支护的方式，代替传统的支护方法，通过科学的测量，在采空区侧附近进行横向贯通，避免瓦斯尾巷被外部环境所影响，保持巷道断面处于良好的状态下，清除通风阻力，适当的降低通风阻力所带来的风险，提高对瓦斯的治理效果[5]。

3.5 设置和使用挡风帘

使用挡风帘，保证挡风帘设置的科学性、合理性，以实现对瓦斯超限问题的有效防范和治理，例如在上隅角发生瓦斯超限的现象时，可以使用挡风帘，起到增加风量的效果，将风流划分成两个部分，借助两半风流的作用，吹散瓦斯上隅角位置流过的风，具有较强的瓦斯治理功能。吹散瓦斯，优化综采工作面的安全环境，在选择挡风帘时，对挡风帘的材料要加强重点关注，最好是确保风筒部的长度超过10 m。配合使用其他的工具排除瓦斯，例如引射器，可以与挡风帘配合使用，排除聚集瓦斯，降低瓦斯浓度，营造安全的动态工作面环境，改造综采工作面通风系统的功能。

根据对综采工作面通风系统改造的成果进行分析，在瓦斯治理综采取有效的方法展开跟踪观察，验证瓦斯浓度的变化参数，用有效的方法治理瓦斯，基本上实现了对系统的改造和优化目的。上隅角位置的瓦斯浓度降低，不超过0.55%，煤炭生产的日产量有所提高，这说明利用综采工作面通风系统优化和瓦斯治理技术的改进，可以有效的降低风排瓦斯量，提高综采工作面通风系统的稳定性和安全性，实现高效率的系统运行目标，提高安全生产的水平[6]。