张俊强

(山东煤矿安全监察局鲁东监察分局，山东 255086)

高瓦斯矿井极薄煤层采煤工作面“Y”形通风与瓦斯抽放综合治理研究

张俊强

(山东煤矿安全监察局鲁东监察分局，山东 255086)

针对东泰矿业有限公司一号矿高瓦斯难抽极薄采煤工作面隅角瓦斯超标问题，通过对工作面通风系统进行分析，提出采用“Y”形通风方式治理回风角隅瓦斯，并优化布置了瓦斯抽放系统，改造后，经对比测试表明:工作面风流平均瓦斯浓度降低0.17%，回风流平均瓦斯浓度降低0.19%，回风隅角平均瓦斯浓度降低0.41%。

极薄煤层 隅角瓦斯 “Y”形通风

高瓦斯难抽极薄煤层回风隅角的瓦斯治理是衰老矿井面对的一项重大课题，由于煤层较薄，且又难以抽放，因此如何研究和采用不同的通风方式，解决采煤工作面隅角瓦斯治理和瓦斯抽放问题，彻底消除瓦斯隐患，保证工作面回采安全，是煤矿安全工作面中的一项重要任务。本文以山东东泰矿业有限公司一号矿426采煤工作面为例，通过工作面系统改造，解决高瓦斯难抽极薄煤层回风隅角的瓦斯超标问题。

1 矿井概况

山东东泰矿业有限公司一号矿隶属于山东东泰矿业有限公司。矿井始建于1958年，历经三次改扩建，核定生产能力为72万t/a。目前，矿井主要开采3、4、7、10四个煤层。矿井有进风立井、提人副井、提矸副井和主斜井四个进风井，一个回风立井。矿井需要风量为8511m3/min，实际总进风量为9320m3/min，有效风量为8142m3/min，总回风量为10128m3/min，矿井有效风量率为87.36%，矿井等级孔为3.37m2，矿井负压为3510Pa。2012年矿井核定通风能力为75.08万t/a。矿井为高瓦斯矿井，瓦斯相对涌出量11.68m3/t，绝对涌出量16.85m3/min。其中4煤层采煤工作面瓦斯绝对涌出量为 1.73m3/min。

2 工作面基本情况

图1 426工作面系统改造前通风系统图

426采煤工作面为4煤层420采区的第五个采煤工作面，4煤层煤层厚度一般在0.65m左右，为极薄煤层，煤层直接顶为致密坚硬的石灰岩，厚度在0.3～1.1m，变化较大，煤层底板为砂质页岩。4煤层经鉴定为Ⅲ类不易自燃煤层，煤尘无爆炸性。2010年9月经河南理工大学瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室对矿井各煤层瓦斯数据测定，4煤煤层瓦斯含量为 4.5 ～4.96m3/t，瓦斯压力为0.503～0.622MPa。426 采煤工作面走向长 310m，倾斜长度80m，工作面设计为高档普采工作面，采用走向长壁后退式采煤方法采煤，工作面采用ZB-2型采煤机组落煤，单体液压支柱配合高密度板支护顶板。426采煤工作面原设计采用“U”型通风方式通风，下顺槽为进风巷，上顺槽为回风巷，工作面需要风量为200m3/min，实际配风量为282m3/min。工作面的瓦斯监控系统为KJ76N型瓦斯监控系统，工作面安设有甲烷、温度、粉尘等传感器，其中甲烷传感器T1安设在距工作面不大于10m处，T2安设在工作面回风巷风流汇合口以里10～15m处，监控系统对工作面所有非本安电气设备实行了闭锁。工作面系统改造前通风系统见图1。

由于工作面采用“U”形通风方式，在回采期间，回风隅角的瓦斯浓度经常处于超限状态，回风隅角处瓦斯浓度最高可达0.8%，瓦斯抽放管路进气口处瓦斯浓度达5%以上，且工作面采用高档普采回采工艺，工作面上部掘进机窝需要进行放炮，放炮地点距离瓦斯抽放进气口处3～5m，此处瓦斯浓度已达到爆炸下限 (瓦斯爆炸浓度为4%～16%)，为工作面的安全回采带来了极大隐患。

3 采取的主要措施

为彻底解决426工作面回风隅角瓦斯浓度较高、瓦斯抽放管路进气口距离放炮作业地点较近的问题，对照426工作面的实际情况，经分局和矿井有关技术人员对采煤工作面各种通风方式的综合分析和论证，决定对工作面通风系统进行改造，采用“Y”形通风技术。“Y”形通风不容易形成回风隅角和通风涡流状况，能够较好地解决回风隅角的瓦斯问题，且采用“Y”型通风后，通过施工工作面后部回风道，可以将瓦斯抽放管路安装在工作面回风道中，对工作面采空区实施抽放，抽放管路进气口远离放炮作业地点，可以较好地保证工作面的生产安全。

在对工作面“Y”形通风研究的基础上，矿井编制了《426采煤工作面“Y”型通风方式瓦斯治理方案》(以下简称《方案》)，先后投资502.2万元，掘进巷道600余米，完成了426采煤工作面“Y”型通风系统改造。改造后工作面的通风系统如图2所示。

图2 426工作面系统改造后通风系统图

按照《方案》设计，在回采过程中，工作面采用沿空留巷的方式，保留工作面后退出口，即在工作面回风巷中沿下帮煤壁打好支柱，设置沙袋墙，形成沿空留巷。为防止和减少沙袋墙漏风，降低工作面有效风量，在垒沙袋墙时，采用水泥混合黄土对沙袋墙缝隙进行封堵。

工作面瓦斯抽放是将420采区安装的瓦斯抽放系统，经420采区进风道，420采区轨道下山，426工作面上出口，接入426工作面采空区内，对426工作面采空区实施抽放，改造后抽放管路改由428工作面回风道，428工作面切眼进入426工作面回风道，抽放口沿保留出口沙袋墙接入426工作面老空区进行抽放。同时，在采煤工作面正常回采期间，采取了加大工作面风量，将工作面配风量由原来的282m3/min加大到372m3/min，加强均衡生产，保证了现场的安全。

4 系统改造后数据分析

系统改造后，426采煤工作面配风量372m3/min;其中工作面上出口进风量为82m3/min，下出口进风量为290m3/min。工作面的风流和上出口的辅助进风流在上隅角处汇合后，回风沿428工作面出口和切眼，经428工作面回风道进入420采区回风道，形成“Y”型通风。自2013年10月19日开始回采，通过对系统改造前后工作面的面风流、面回风流和回风隅角的瓦斯情况进行不间断的跟踪检查，选取系统改造前后各三天的数据进行对比。

工作面系统改造前，采用“U”型通风方式时，选取了10月6日、7日、12日三天矿井人工监测的瓦斯数据与安全监控系统监测瓦斯数据进行了对比，安全监控系统瓦斯数据见图3、图4，瓦斯变化情况见表1。

表1 “U”型通风人工监测瓦斯浓度表

图3 系统改造前10月6日、7日安全监控系统图

图4 系统改造前10月12日安全监控系统图

自10月19日开始回采至10月31日，连续13天对工作面人工检查瓦斯情况进行了跟踪检测，按每班三次检查瓦斯，共选取了117次瓦斯检查数据进行了对比，数据变化情况见图5。

系统改造后，通过对10月25日、29日、31日矿井人工监测数据和瓦斯监控系统监测的数据分析，安全监控系统瓦斯数据见图6、图7，情况见表2。

图5 系统改造后10月12日-31日人工检查数据变化图

表2 “Y”型通风人工监测瓦斯浓度表

由以上瓦斯变化数据可以看出，采用“Y”型通风后，工作面风流最高瓦斯浓度比采用“U”型通风降低了0.26%，降低率为48%，平均瓦斯浓度降低了0.17%，降低率为50%;回风流最高瓦斯浓度降低了0.11%，降低率为22%，平均瓦斯浓度降低了0.19%，降低率为46%;回风隅角最高瓦斯浓度降低了0.29%，降低率为37%，平均瓦斯浓度降低了0.41%，降低比率为66%。从瓦斯监控系统监测的数据来看，1号传感器最高瓦斯浓度降低了0.20%，降低率为41%，平均瓦斯浓度降低了0.17%，降低率为53%;2号传感器最高瓦斯浓度降低了0.15%，降低率为26%，平均瓦斯浓度降低了0.10%，降低率为30%。

图6 系统改造后10月25日、29日安全监控系统图

图7 系统改造后10月31日安全监控系统图

5 结论

本文通过对426高瓦斯矿井极薄煤层采煤工作面通风系统改造，有效地降低采煤工作面的瓦斯。通过瓦斯抽放系统的改造，使瓦斯抽放管路进气口远离了放炮作业地点，放置在沙袋墙里面，有效地避免了放炮引起的瓦斯事故的可能，达到了综合治理工作面瓦斯的目的，消除了瓦斯这一隐患，最大程度地保证了采煤工作面的安全回采。

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Study on Y-shape Ventilation and Comprehensive Control of Gas for the Mining Faces of the Extremely Thin Coal Seams in Gassy Coal Mines

ZHANG Junqiang
(Ludong Branch Bureau of Shandong Coal Mine Safety Supervision，Shandong 255086)

To solve the issue of the methane concentration in the corner exceeding the limitation in the mining faces of gassy and extremely thin coal seams in No.1 Coal Mine，Dongtai Mining Industry Co.，Ltd.，the paper analyzes the ventilation system of mining faces，puts forwards to apply Y-shape ventilation to control the gas in the runway corner，and optimizes the distribution of the gas drainage system.After the reconstruction，it is indicated in the comparison test that，the average methane concentration of the airflow in the mining faces decreased by 0.17% ，the average methane concentration of the return airflow decreased by 0.19%，and the he average methane concentration in the runway corner decreased by 0.41%.

Extremely thin coal seam;gas in the corner，Y-shape ventilation

张俊强，男，高级工程师，长期从事煤矿通风与安全工作，对矿井通风系统改造、煤矿瓦斯防治、矿井火灾防治等防治技术研究工作，多年从事煤矿安全监察工作。

(责任编辑 刘 馨)