Y型通风在沿空留巷的应用

Y型通风在沿空留巷的应用 目录一、背景二、“Y”型通风系统的优点及适用条件三、工作面沿空留巷关键技术四、“Y”型通风在沿空留巷的实践应用五、总结 一、背景 随着矿井采深度和开采强度的不断增大,回采工作面瓦斯涌出量的不断加大,传统的U型通风系统极易造成工作面回风流瓦斯浓度超限,迫使工作面停产,极大地制约了工作面产能的发挥。因此高产高效工作面采用何种通风系统成为亟待解决的问题。 沿空留巷技术具有煤炭采出率高、巷道掘进率低、掘进研石少、工作面衔接合理等优点。沿空留巷技术是煤炭开采技术的主要发展方向之一,是能否顺利实现“Y”型通风、治理工作面瓦斯超限等问题的关键。但沿空留巷技术也存在无法避免采动支撑应力重新分布过程的剧烈作用,巷道要经受二次采动影响、矿压显现强烈、巷道维护难度大等问题。 二、Y型通风系统的优点及适用条件 工作面通风系统包括U型、Z型、Y型、W型、H型等多种通风系统。U型通风系统由于简单可靠、漏风小、管理方便等原因,在我国有着广泛的应用,但该通风系统存在上隅角瓦斯浓度易超限等问题,虽然可以采取各种措施对U型通风系统进行改进,但效果并不尽如人意,在一定程度上限制了其应用。 与常规的U型通风系统相比,Y型通风系统具有以下明显的优点: （1）Y型通风方式流线经采空区指向回风巷,主进风流一部分沿工作面经采空区流人回风巷,从而导致采空区内沿走向靠近采空区内部瓦斯浓度较大,沿倾向靠近沿空巷的瓦斯浓度较大,即瓦斯浓度梯度方向与流线方向基本一致,因此在压差及浓度梯度的共同作用下,采空区瓦斯较均匀地直接流向沿空回风巷,较好的解决了上隅角瓦斯涡流问题,促使采空区瓦斯涌人回风巷中,配合倾向抽采钻孔等瓦斯治理技术,从根本上解决了上隅角瓦斯浓度超限问题。 “U”型通风“Y”型通风 （2）工作面风巷和运输巷都处于进风流中,所涉及到的运输、管路、线路等均处于新鲜风流,回风巷道中无人员作业,大大提高了工作面的安全性。此外,由于Y型通风系统采用沿空留巷技术,使采空区漏风方向改变,瓦斯随漏风直接涌向沿空回风巷,在防止上隅角瓦斯积聚和工作面瓦斯超限方面优于U型通风系统。（3）由于Y型通风系统工作面进风(或回风)并联,使采区网络总风阻比U型通风系统小,其他条件改变时,使采区供风量增加,工作面通风量相应增加,风排瓦斯能力增强,还可有效控制工作温度、粉尘等。在主扇性能曲线不变时,矿井总风量增加,轴流式风机功率下降,矿井主风机的效率得到提高。但在沿空留巷变形过大,或支护不光滑的情况下,可能会引起风阻增大,增加工作面瓦斯治理的难度。因此,必须完善配套的沿空留巷技术,确保沿空留巷支护质量,尽可能确保有足够的通风断面。（4）工作面实行无煤柱开采,扩大了卸压范围,同时消除了应力增高区域。在配套采取倾向钻孔抽采采空区瓦斯时,钻孔处于卸压区范围内,有利于提高抽采高浓度瓦斯的纯量和浓度。（5）工作面采用Y型通风系统不仅少掘一条工作面巷道,而且少留相邻工作面间的煤柱,提高采区的回收率,节约了煤炭资源,提高煤炭资源的回采率。同时,工作面采用Y型通风系统,可以使矿井的总阻力降低,节约主通风机运行费用。另外,Y型通风系统可以提高回 风巷允许瓦斯浓度或风速,即在一定程度上提高了工作面通风能力及防灾(尤其是瓦斯)的能力,有利于提高工作面单产,降低采煤成本。 三、工作面沿空留巷关键技术 天府一矿k4煤层机巷1、沿空留巷技术的优点2、沿空留巷技术的难点3、沿空留巷关键技术 1、沿空留巷技术的优点 沿空留巷技术配套瓦斯抽采技术是煤矿采掘发展的革命性技术。该技术通过实现无煤柱、连续开采,提高了煤炭资源的回采率,并从根本上解决了工作面上隅角及回风巷瓦斯浓度频繁超限等问题,在一定程度上缓解了工作面接替紧张的局面。沿空留巷技术在一定程度上解决抽放瓦斯钻孔布置层位问题,抽放瓦斯效果得到保证。主要体现在以下几个方面: （1）沿空留巷封闭性好,采空区积存大量高浓度瓦斯,易于抽采利用。 （2）沿空留巷技术配套倾向瓦斯抽采钻孔,既克服了走向高位抽放有效区域受覆岩结构和关键层位置影响大、层位难以控制的缺点,又克服了走向高抽巷或长钻孔工程量大、成本高、前期准备工作量大的缺陷。 （3）所采用的倾向钻孔有效抽放瓦斯影响范围大,解决了走向钻孔和高抽巷工程量大的问题;同时,倾向抽放瓦斯钻孔贯穿三带,实现抽放瓦斯浓度高,抽放瓦斯量大。 （4）成巷速度较快。传统的双巷掘进方式越来越不能满足采掘接替的需要,同时也造成大量资源的浪费。沿空留巷技术具有降低巷道掘进率、提高煤炭采出率、减小工作面瓦斯含量、实现煤与瓦斯共采等优点。 2、沿空留巷技术的难点 （1）沿空留巷是无煤柱开采及建立Y型通风系统的必备条件。由于沿空留巷在工作面后方,受两次工作面采动影响引起的矿压显现要比用煤柱保护引起的矿压显现强烈得多,巷道维护比较困难。 （2）巷旁支护是保证沿空留巷成功的关键。国内外对巷旁支护机理及方法进行了较多的研究和实践。 （3）巷旁支护充填材料应符合支护阻力大、增阻速度快、适量可缩的要求,沿空留巷具有巷道维护效果好,机械化整体构筑巷旁支护采空区密闭性好、劳动强度小的优点;整体浇注的巷旁支护体能克服传统巷旁支护的根本缺陷。 3、沿空留巷关键技术 沿空留巷技术具有技术与经济优势,是未来煤矿采掘开拓和瓦斯治理的重要发展方向之一。但该技术仍有一些关键技术需要解决。这些问题主要包括: （1）沿空巷道支护材料和支护方式的选择是最为重要的问题。既要保证合理的支撑阻力,又要有适当的变形,还要求增阻速度快。 （2）沿空留巷后,工作面的防灭火管理要求更加严格。对于易自燃煤层,如何做好回采面的防灭火管理，尤其是停采线附近的防灭火管理，是一个需要研究解决的课题。 （3）沿空留巷巷旁支护问题有待进一步研究，特别是厚煤层沿空留巷旁支护技术应充分研究。 （4）在原运输顺槽进行沿空留巷后，如何有效解决运输顺槽沿空留巷时的充填作业与高产高效回采的矛盾，尤其是采用何种充填方式的问题需进一步进行研究。 四、薄煤层“Y”型通风在沿空留巷的实践应用 1、 矿井概况 显德汪矿位于邢台市西南 3 5 km 处 ，井田南北长 5 km，东西宽4 km，面积约2 0 km2。1 9 8 2年1 1月1 0日投产，1 9 8 5年达产。矿井开拓方式为主斜井、副立井、立风井混合式开拓 ，主要可采煤层为 1 #、2 #、9 # 煤 ，属低瓦斯矿井。矿井通风方式为两翼对角式 ，主斜井、副立井进风 ，东风井、西风井回风 ，通风机工作方法为抽出式。由于沿空留巷技术具有提高煤炭资源回收率、降低巷道掘进量、缓解采掘紧张关系、适应高产高效发展需要等优点 ，被广泛推广采用。为提高煤炭资源的采出率 ，九采区 1 # 薄煤层布置工作面时 ，采用沿空留巷技术 ，实现采区无煤柱护巷。 2 、工作面、沿空留巷简介1 9 1 6 工作面简介 ： 1 9 1 6 工作面位于九采区东翼 ，西至九运下山 ，北至 1 9 1 4工作面 ，东至 F9 断层 ，南侧尚未布置工作面。1 9 1 6 工作面地面位置位于温庄村南 7 5 0 米 ，埋深 3 7 7 5 3 7 m。工作面走向长 8 1 0 m，工业储量 2 1 万吨 ，可采储量 1 9 .9 万吨。 煤层呈黑色。落煤成粉末状及小碎块状。煤厚0 .31 .7 0 m，平均1 .1 9 m，煤层局部受构造挤压变薄。挥发份Vd ：7 .8 3Vdaf ：9 .2 5，煤尘无爆炸危险性，煤层属类，不易自燃。地温2 0左右，地压较大。 工作面位于栾卸向斜北翼 ，地层走向由近东西向至东南向 ，倾向南至西南向 ，倾角 1 1 2 0，平均 1 6，1 9 1 4 风巷发育6 条断层 ，东部边界附近发育 F9 断层 ，断层附近煤层可能发生局部挤压、变薄、裂隙较发育。其中 f1 9 1 2 -1 断层为一组断层 ，由 6 条小断层组成 ，落差 0 .4 1 .4 m。1 9 1 6 沿空留巷简介 ： 1 9 1 6 运输巷沿空留巷为 1 9 1 8 设计工作面的运料巷 ，为了满足 1 9 1 8 运料巷要求 ，巷道净断面不小于 3 .02 .0 m（宽 下帮高）。 沿空留巷段采用局部扇风机压入式通风 ：自九运下山 1 9 1 6 运输巷（风筒） 1 9 1 6 沿空留巷段迎头（乏风） 1 9 1 6 运输巷九采专用回风巷六采运输上山东风井地面。 3、“Y”型通风的尝试 针对 1 9 1 6 工作面沿空留巷的瓦斯治理 ，决定在这个工作面沿空留巷采取“Y ”型通风方式 ，通过组织掘进将 1 9 1 8 工作面圈出 ，形成“Y”型通风的必备条件 ，在 1 9 1 6 运煤巷的九采专用回风巷处构建风桥 ，调节溜子道风门 ，形成 1 9 1 6 运煤巷进风使 1 9 1 6 工作面回风通过沿空留巷 ，经 1 9 1 8 圈出的工作面 ，最终到达九采专用回风巷 ，形成 Y 型通风方式。1）系统调整前：2）系统调整后： 通风系统的调整前后 ，工作面风量及瓦斯涌出量情况对比如下。 系统风量消耗情况： 地点1 9 1 6运料巷1 9 1 6运煤巷外1 9 1 6工作面1 9 1 6运煤巷沿空留巷U型通风风量（m3 /min）5 6 6 1 9 5 4 5 1 7 8 2 1 9 5Y型通风量（m3 /min）4 5 4 2 1 0 3 4 5 2 1 0 6 7 3系统调整前后风量对比 系统调整前后对比 ： 调整前工作面通风方式为一进一回 ，工作面配风在 5 5 0 m3 /min，沿空留巷迎头风筒出风 2 0 0 m3 /min，1 9 1 6 运煤巷外配风 2 0 0 m3 /min，整个 1 9 1 6 工作面系统消耗风量为近 1 0 0 0 m3 /min。 改为 Y 型通风方式后 ，通过合理调整运煤巷、运料巷风量 ，工作面配风为 4 5 0 m3 /min，1 9 1 6 运煤巷配风为 2 0 0 m3 /min，整个1 9 1 6 工作面系统消耗风量为 6 5 0 m3 /min。 1 9 1 6 工作面系统风量调整后比调整前减少 3 5 0 m3 /min。 瓦斯涌出情况 ：地点1 9 1 6运料巷1 9 1 6工作面1 9 1 6运煤巷沿空留巷U型通风风量（%）0 .0 2 0 .2 6 0 .3 6 0 .6 5Y型通风量（%）0 .0 2 0 .2 4 0 .0 6 0 .3 4系统调整前后瓦斯对比 系统调整前 ，随着工作面的回采 ，工作面采空区不断积聚瓦斯 ，向沿空留巷扩散 ，造成沿空留巷内靠近采空区一侧瓦斯浓度不断攀升 ，由于沿空留巷风量小 ，风速小 ，不利于瓦斯的消除 ，沿空留巷内回风瓦斯可达 0 .6 5 %，局部瓦斯浓度可达2 3 %，使整个工作面瓦斯涌出量达 2 .8 m3 /min。 通风系统调整后 ，由于经过沿空留巷的风量增加到 6 5 0 m3 /min，使沿空留巷内的风速提高 ，有利于瓦斯的扩散 ，消除沿空留巷内瓦斯积聚现象 ，使瓦斯浓度由原来的 0 .6 5 %（局部积聚瓦斯达 2 % 3 %）降到现在 0 .3 4 %。沿空留巷瓦斯即为整个工作面的瓦斯涌出 ，瓦斯涌出为 2 .2 m3 /min。 可见通风系统布置的不同 ，风速的变化 ，瓦斯的扩散效果也不一样 ，Y 型通风方式有利于瓦斯的扩散。 五、总结 1 9 1 6 工作面沿空留巷实现“Y”型通风方式后 ， 1）消除了利用局部通风机通风带来的安全隐患及生产管理上的不便。 2）工作面的风速相对减小 ，降低了工作面煤尘飞扬。 3）消除了上隅角瓦斯积聚及瓦斯超限 ，同时下隅角瓦斯得到了有效控制。 4）运煤巷为新鲜风流 ，降低了运煤巷温度。 5）由于两巷进风为新鲜风流 ，岗位人员作业环境得到了改善。 九采区薄煤层工作面开采采用沿空留巷 ，完全取消了区段煤柱 ，提高资源回收率。降低了巷道掘进率 ，减少掘进费用 ，加快工作面的准备。改善矿井生产条件 ，有利于生产的集中化。