回采工作面Y型通风应用效果分析

刘 敏

(汾西矿业通风处，山西 介休 032300)

随着矿井采深以及瓦斯涌出量增加，矿井瓦斯治理时单用单纯风排瓦斯方式难以确保井下生产安全[1～4]。具体煤矿生产中遇到的问题为[5～6]：采面上隅角瓦斯集聚、煤炭采出率底、高位瓦斯抽采巷及抽采钻孔布置导致采掘接替紧张等。面对更为复杂的煤炭生产条件，矿井需要构建与之对应的瓦斯治理体系。文中以山西某矿6809采面为工程背景，对采面采用的Y型通风方式应用效果进行分析，以期为其他矿井瓦斯治理提供一定借鉴。

1 矿井通风概述

山西某瓦斯涌出量显著增加，日益成为制约矿井生产安全的不利环节。为了确保井下生产安全，结合自身开采情况选择适宜的通风方式及瓦斯治理方式对确保煤炭生产效率的提升具有显著的促进意义。矿井在生产过程中根据井下实际需要，也构建了与瓦斯治理相匹配的通风方式，采面通风注浆从传统的U型通风转变成双U型、U型+高位瓦斯抽放巷形式。

相对于传统U型通风方式，双U型号及U型+高位瓦斯抽放巷虽然具备更强的通风能力，但是采面上隅角瓦斯超限问题、巷道掘进工程量过大问题以及煤炭采出率低等问题仍无法解决。

基于此，矿井为提升生产效率，并从根本上消除上隅角瓦斯集聚、超限等对回采工作面生产带来的安全隐患，从改变采面回采巷道布置出发，采用沿空留巷方式将采面通风方式改成Y型，具体见图1所示。并针对沿空留巷围岩变形严重、支护困难等问题，采用新型柔性混凝土模柱支护技术，并取得显著应用成果。

图1 采面Y型通风方式

2 Y型通风方式分析

2.1 通风技术原理

回采工作面端尾支护回撤后及时在液压支架保护作用下将混凝土泵送至柔性模柱内，从而在采面采空区与沿空留巷间砌筑连续、密闭的混凝土墙，结合巷道原有支护体系对沿空留巷巷道围岩变形进行控制，提升巷道围岩稳定性。同时构筑的混凝土墙可以通过降低采面向采空区的漏风量减小采空区瓦斯涌出量，从而在一定程度上防范采空区内遗煤自燃。

将留设的沿空巷道作为采面回风巷，从而在回采工作面内构建两进一回的Y型通风方式，消除采面回风巷上隅角。同时沿空留巷可以作为下一个临近回采工作面的进风巷，降低巷道掘进工程量。

2.2 Y型通风方式瓦斯治理效果

采用混凝土砌筑模柱沿空留巷时，不需要留设护巷煤柱，不仅降低巷道掘进工程量而且增加采面煤炭回收率。矿井以往采面采用U型、双U型以及U+高抽巷方式时均无法根治上隅角瓦斯集聚问题，采用Y型通风方式由于改变了采面采空区内风流方向，从而彻底解决回风上隅角瓦斯集聚问题。同时由于采用新型柔性混凝土模柱支护技术，砌筑后的混凝土墙与巷道顶板接触密实，可以起到较好的采空区密闭效果，采空区内集聚的大量高浓度瓦斯可以通过埋管、布置倾斜钻孔方式进行抽采，具体Y型通风方式采空区瓦斯抽采钻孔布置见图2所示。

图2 Y型通风方式采空区瓦斯抽采钻孔布置示意图

3 现场应用分析

21308回采工作面位于21采区，开采的3号煤层埋深在360m，平均厚度6.24m瓦斯含量、压力分别为6.72m3/t、0.56MPa，无突出危险性。21308采面设计斜长235m、推进距离1980m，采面顶板、顶部岩层均为砂岩，较为坚硬，局部裂隙发育。为了提升煤炭采收率、降低瓦斯涌出对采面生产影响，矿井提出在该采面采用沿空留巷Y型通风方式。

3.1 沿空留巷施工工艺

具体在21308回采工作面布置的沿空留巷施工工艺流程见图3。通过在巷道内采用切顶卸压以及砌筑混凝土墙，实现对巷道顶板岩层有效控制。

图3 沿空留巷施工工艺流程

3.2 采面Y型通风方式

具体21308回采工作面采用沿空留巷后形成的Y型通风方式见图4，采面新鲜风流从21308采面胶带运输巷以及进风巷进风，通过留巷将乏风排放至21采区集中回风巷内。

图4 21308采面Y型通风线路示意图

采面正常生产期间，21308胶带运输巷、进风巷进风量分别为1350m3/min、580m3/min，沿空留巷回风量总计为1930 m3/min，回风巷内瓦斯浓度保持在0.2%以内，同时采面也不存在上隅角，有效降低采面瓦斯超限、聚集可能。

3.3 应用效果分析

矿井在采用Y型通风方式之前采用的均是通过留设25m护巷煤柱保护巷道，而采用Y型通风方式后由于不需要留设护巷煤柱，预计开采煤柱带来的经济效益就可达到1.1亿元。同时临近的回采工作面回采时减少一条巷道的掘进，预计可以节省巷道掘进及支护费用约1150万元。对于整个矿井的煤炭采收率分析，煤炭采收率较采用以往的通风方式增加约20%，巷道掘进工作量降低约35%，每年可减少巷道掘进工程量约15630m，直接创造经济效益约2.256亿元。

同时回采工作面采用Y型通风方式后，采面上隅角瓦斯集聚、超限等问题得以根治，提升了采面安全生产保障能力，也在一定程度上提高采面推进速度。采面采用Y型通风方式后，回采工作面逃生路线由1条增加至2条，为采面出现灾变时人员安全撤离创造条件。

4 总结

1)采用Y型通风方式可以彻底解决制约采面生产安全的上隅角瓦斯集聚以及超限问题，采面内布置的各类机电设备、管道等均处于显现风流中，在回风巷内无电缆、管道以及轨道等，显著提升了回采工作面开采安全性。

2)沿空留巷采用的柔性混凝土模柱支护技术浇筑出的混凝土墙具有较强的抗压强度及密闭性，可以减少采空区内瓦斯向回风巷内的涌出，同时降低采空区内遗落煤自燃可能性。