Y型通風(fēng)在沿空留巷的應(yīng)用

1、y型通風(fēng)在沿空留巷的應(yīng)用,目錄,一、背景,隨著礦井采深度和開采強(qiáng)度的不斷增大,回采工作面瓦斯涌出量的不斷加大,傳統(tǒng)的u型通風(fēng)系統(tǒng)極易造成工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瘸?迫使工作面停產(chǎn),極大地制約了工作面產(chǎn)能的發(fā)揮。因此高產(chǎn)高效工作面采用何種通風(fēng)系統(tǒng)成為亟待解決的問題。 沿空留巷技術(shù)具有煤炭采出率高、巷道掘進(jìn)率低、掘進(jìn)研石少、工作面銜接合理等優(yōu)點(diǎn)。沿空留巷技術(shù)是煤炭開采技術(shù)的主要發(fā)展方向之一,是能否順利實(shí)現(xiàn)“y”型通風(fēng)、治理工作面瓦斯超限等問題的關(guān)鍵。但沿空留巷技術(shù)也存在無法避免采動(dòng)支撐應(yīng)力重新分布過程的劇烈作用,巷道要經(jīng)受二次采動(dòng)影響、礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈、巷道維護(hù)難度大等問題,二、y型通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及適用

2、條件,工作面通風(fēng)系統(tǒng)包括u型、z型、y型、w型、h型等多種通風(fēng)系統(tǒng)。u型通風(fēng)系統(tǒng)由于簡(jiǎn)單可靠、漏風(fēng)小、管理方便等原因,在我國(guó)有著廣泛的應(yīng)用,但該通風(fēng)系統(tǒng)存在上隅角瓦斯?jié)舛纫壮薜葐栴},雖然可以采取各種措施對(duì)u型通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),但效果并不盡如人意,在一定程度上限制了其應(yīng)用。 與常規(guī)的u型通風(fēng)系統(tǒng)相比,y型通風(fēng)系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn): （1）y型通風(fēng)方式流線經(jīng)采空區(qū)指向回風(fēng)巷,主進(jìn)風(fēng)流一部分沿工作面經(jīng)采空區(qū)流人回風(fēng)巷,從而導(dǎo)致采空區(qū)內(nèi)沿走向靠近采空區(qū)內(nèi)部瓦斯?jié)舛容^大,沿傾向靠近沿空巷的瓦斯?jié)舛容^大,即瓦斯?jié)舛忍荻确较蚺c流線方向基本一致,因此在壓差及濃度梯度的共同作用下,采空區(qū)瓦斯較均勻地直接流向

3、沿空回風(fēng)巷,較好的解決了上隅角瓦斯渦流問題,促使采空區(qū)瓦斯涌人回風(fēng)巷中,配合傾向抽采鉆孔等瓦斯治理技術(shù),從根本上解決了上隅角瓦斯?jié)舛瘸迒栴},u”型通風(fēng),y”型通風(fēng),2）工作面風(fēng)巷和運(yùn)輸巷都處于進(jìn)風(fēng)流中,所涉及到的運(yùn)輸、管路、線路等均處于新鮮風(fēng)流,回風(fēng)巷道中無人員作業(yè),大大提高了工作面的安全性。此外,由于y型通風(fēng)系統(tǒng)采用沿空留巷技術(shù),使采空區(qū)漏風(fēng)方向改變,瓦斯隨漏風(fēng)直接涌向沿空回風(fēng)巷,在防止上隅角瓦斯積聚和工作面瓦斯超限方面優(yōu)于u型通風(fēng)系統(tǒng)。 （3）由于y型通風(fēng)系統(tǒng)工作面進(jìn)風(fēng)(或回風(fēng))并聯(lián),使采區(qū)網(wǎng)絡(luò)總風(fēng)阻比u型通風(fēng)系統(tǒng)小,其他條件改變時(shí),使采區(qū)供風(fēng)量增加,工作面通風(fēng)量相應(yīng)增加,風(fēng)排瓦斯能力增

4、強(qiáng),還可有效控制工作溫度、粉塵等。在主扇性能曲線不變時(shí),礦井總風(fēng)量增加,軸流式風(fēng)機(jī)功率下降,礦井主風(fēng)機(jī)的效率得到提高。但在沿空留巷變形過大,或支護(hù)不光滑的情況下,可能會(huì)引起風(fēng)阻增大,增加工作面瓦斯治理的難度。因此,必須完善配套的沿空留巷技術(shù),確保沿空留巷支護(hù)質(zhì)量,盡可能確保有足夠的通風(fēng)斷面。 （4）工作面實(shí)行無煤柱開采,擴(kuò)大了卸壓范圍,同時(shí)消除了應(yīng)力增高區(qū)域。在配套采取傾向鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯時(shí),鉆孔處于卸壓區(qū)范圍內(nèi),有利于提高抽采高濃度瓦斯的純量和濃度。 （5）工作面采用y型通風(fēng)系統(tǒng)不僅少掘一條工作面巷道,而且少留相鄰工作面間的煤柱,提高采區(qū)的回收率,節(jié)約了煤炭資源,提高煤炭資源的回采率。同時(shí)

5、,工作面采用y型通風(fēng)系統(tǒng),可以使礦井的總阻力降低,節(jié)約主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行費(fèi)用。另外,y型通風(fēng)系統(tǒng)可以提高回風(fēng)巷允許瓦斯?jié)舛然蝻L(fēng)速,即在一定程度上提高了工作面通風(fēng)能力及防災(zāi)(尤其是瓦斯)的能力,有利于提高工作面單產(chǎn),降低采煤成本,三、工作面沿空留巷關(guān)鍵技術(shù),天府一礦k4煤層機(jī)巷,1、沿空留巷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 2、沿空留巷技術(shù)的難點(diǎn) 3、沿空留巷關(guān)鍵技術(shù),1、沿空留巷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),沿空留巷技術(shù)配套瓦斯抽采技術(shù)是煤礦采掘發(fā)展的革命性技術(shù)。該技術(shù)通過實(shí)現(xiàn)無煤柱、連續(xù)開采,提高了煤炭資源的回采率,并從根本上解決了工作面上隅角及回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛阮l繁超限等問題,在一定程度上緩解了工作面接替緊張的局面。沿空留巷技術(shù)在一定程度

6、上解決抽放瓦斯鉆孔布置層位問題,抽放瓦斯效果得到保證。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: （1）沿空留巷封閉性好,采空區(qū)積存大量高濃度瓦斯,易于抽采利用。 （2）沿空留巷技術(shù)配套傾向瓦斯抽采鉆孔,既克服了走向高位抽放有效區(qū)域受覆巖結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵層位置影響大、層位難以控制的缺點(diǎn),又克服了走向高抽巷或長(zhǎng)鉆孔工程量大、成本高、前期準(zhǔn)備工作量大的缺陷。 （3）所采用的傾向鉆孔有效抽放瓦斯影響范圍大,解決了走向鉆孔和高抽巷工程量大的問題;同時(shí),傾向抽放瓦斯鉆孔貫穿三帶,實(shí)現(xiàn)抽放瓦斯?jié)舛雀?抽放瓦斯量大。 （4）成巷速度較快。傳統(tǒng)的雙巷掘進(jìn)方式越來越不能滿足采掘接替的需要,同時(shí)也造成大量資源的浪費(fèi)。沿空留巷技術(shù)具有降低

7、巷道掘進(jìn)率、提高煤炭采出率、減小工作面瓦斯含量、實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯共采等優(yōu)點(diǎn),2、沿空留巷技術(shù)的難點(diǎn),1）沿空留巷是無煤柱開采及建立y型通風(fēng)系統(tǒng)的必備條件。由于沿空留巷在工作面后方,受兩次工作面采動(dòng)影響引起的礦壓顯現(xiàn)要比用煤柱保護(hù)引起的礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈得多,巷道維護(hù)比較困難。 （2）巷旁支護(hù)是保證沿空留巷成功的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)外對(duì)巷旁支護(hù)機(jī)理及方法進(jìn)行了較多的研究和實(shí)踐。 （3）巷旁支護(hù)充填材料應(yīng)符合支護(hù)阻力大、增阻速度快、適量可縮的要求,沿空留巷具有巷道維護(hù)效果好,機(jī)械化整體構(gòu)筑巷旁支護(hù)采空區(qū)密閉性好、勞動(dòng)強(qiáng)度小的優(yōu)點(diǎn);整體澆注的巷旁支護(hù)體能克服傳統(tǒng)巷旁支護(hù)的根本缺陷,3、沿空留巷關(guān)鍵技術(shù),沿空留巷技術(shù)具有

8、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),是未來煤礦采掘開拓和瓦斯治理的重要發(fā)展方向之一。但該技術(shù)仍有一些關(guān)鍵技術(shù)需要解決。這些問題主要包括: （1）沿空巷道支護(hù)材料和支護(hù)方式的選擇是最為重要的問題。既要保證合理的支撐阻力,又要有適當(dāng)?shù)淖冃?還要求增阻速度快。 （2）沿空留巷后,工作面的防滅火管理要求更加嚴(yán)格。對(duì)于易自燃煤層,如何做好回采面的防滅火管理，尤其是停采線附近的防滅火管理，是一個(gè)需要研究解決的課題。 （3）沿空留巷巷旁支護(hù)問題有待進(jìn)一步研究，特別是厚煤層沿空留巷旁支護(hù)技術(shù)應(yīng)充分研究。 （4）在原運(yùn)輸順槽進(jìn)行沿空留巷后，如何有效解決運(yùn)輸順槽沿空留巷時(shí)的充填作業(yè)與高產(chǎn)高效回采的矛盾，尤其是采用何種充填方式的問題需

9、進(jìn)一步進(jìn)行研究,四、薄煤層“y”型通風(fēng)在沿空留巷的實(shí)踐應(yīng)用,1、 礦井概況 顯德汪礦位于邢臺(tái)市西南 35 km 處 ，井田南北長(zhǎng) 5 km，東西寬4 km，面積約20 km2。1982年11月10日投產(chǎn)，1985年達(dá)產(chǎn)。礦井開拓方式為主斜井、副立井、立風(fēng)井混合式開拓 ，主要可采煤層為 1#、2#、9# 煤 ，屬低瓦斯礦井。礦井通風(fēng)方式為兩翼對(duì)角式 ，主斜井、副立井進(jìn)風(fēng) ，東風(fēng)井、西風(fēng)井回風(fēng) ，通風(fēng)機(jī)工作方法為抽出式。由于沿空留巷技術(shù)具有提高煤炭資源回收率、降低巷道掘進(jìn)量、緩解采掘緊張關(guān)系、適應(yīng)高產(chǎn)高效發(fā)展需要等優(yōu)點(diǎn) ，被廣泛推廣采用。為提高煤炭資源的采出率 ，九采區(qū) 1# 薄煤層布置工作面時(shí)

10、，采用沿空留巷技術(shù) ，實(shí)現(xiàn)采區(qū)無煤柱護(hù)巷,2 、工作面、沿空留巷簡(jiǎn)介 1916 工作面簡(jiǎn)介 ： 1916 工作面位于九采區(qū)東翼 ，西至九運(yùn)下山 ，北至 1914工作面 ，東至 f9 斷層 ，南側(cè)尚未布置工作面。1916 工作面地面位置位于溫莊村南 750 米 ，埋深 377 537 m。工作面走向長(zhǎng) 810 m，工業(yè)儲(chǔ)量 21 萬噸 ，可采儲(chǔ)量 19.9 萬噸。 煤層呈黑色。落煤成粉末狀及小碎塊狀。煤厚0.31.70 m，平均1.19 m，煤層局部受構(gòu)造擠壓變薄。揮發(fā)份vd ：7.83vdaf ：9.25，煤塵無爆炸危險(xiǎn)性，煤層屬類，不易自燃。地溫20左右，地壓較大。 工作面位于欒卸向斜北翼

11、，地層走向由近東西向至東南向 ，傾向南至西南向 ，傾角 11 20，平均 16，1914 風(fēng)巷發(fā)育6 條斷層 ，東部邊界附近發(fā)育 f9 斷層 ，斷層附近煤層可能發(fā)生局部擠壓、變薄、裂隙較發(fā)育。其中 f1912-1 斷層為一組斷層 ，由 6 條小斷層組成 ，落差 0.4 1.4 m。 1916 沿空留巷簡(jiǎn)介 ： 1916 運(yùn)輸巷沿空留巷為 1918 設(shè)計(jì)工作面的運(yùn)料巷 ，為了滿足 1918 運(yùn)料巷要求 ，巷道凈斷面不小于 3.02.0 m（寬 下幫高）。 沿空留巷段采用局部扇風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng) ：自九運(yùn)下山 1916 運(yùn)輸巷（風(fēng)筒） 1916 沿空留巷段迎頭（乏風(fēng)） 1916 運(yùn)輸巷九采專用回風(fēng)巷六

12、采運(yùn)輸上山東風(fēng)井地面,3、“y”型通風(fēng)的嘗試 針對(duì) 1916 工作面沿空留巷的瓦斯治理 ，決定在這個(gè)工作面沿空留巷采取“y ”型通風(fēng)方式 ，通過組織掘進(jìn)將 1918 工作面圈出 ，形成“y”型通風(fēng)的必備條件 ，在 1916 運(yùn)煤巷的九采專用回風(fēng)巷處構(gòu)建風(fēng)橋 ，調(diào)節(jié)溜子道風(fēng)門 ，形成 1916 運(yùn)煤巷進(jìn)風(fēng)使 1916 工作面回風(fēng)通過沿空留巷 ，經(jīng) 1918 圈出的工作面 ，最終到達(dá)九采專用回風(fēng)巷 ，形成 y 型通風(fēng)方式,1）系統(tǒng)調(diào)整前,2）系統(tǒng)調(diào)整后,通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)整前后 ，工作面風(fēng)量及瓦斯涌出量情況對(duì)比如下,系統(tǒng)風(fēng)量消耗情況,系統(tǒng)調(diào)整前后風(fēng)量對(duì)比,系統(tǒng)調(diào)整前后對(duì)比 ： 調(diào)整前工作面通風(fēng)方式為一進(jìn)

13、一回 ，工作面配風(fēng)在 550 m3/min，沿空留巷迎頭風(fēng)筒出風(fēng) 200 m3/min，1916 運(yùn)煤巷外配風(fēng) 200 m3/min，整個(gè) 1916 工作面系統(tǒng)消耗風(fēng)量為近 1000 m3/min。 改為 y 型通風(fēng)方式后 ，通過合理調(diào)整運(yùn)煤巷、運(yùn)料巷風(fēng)量 ，工作面配風(fēng)為 450 m3/min，1916 運(yùn)煤巷配風(fēng)為 200 m3/min，整個(gè)1916 工作面系統(tǒng)消耗風(fēng)量為 650 m3/min。 1916 工作面系統(tǒng)風(fēng)量調(diào)整后比調(diào)整前減少 350 m3/min,瓦斯涌出情況,系統(tǒng)調(diào)整前后瓦斯對(duì)比,系統(tǒng)調(diào)整前 ，隨著工作面的回采 ，工作面采空區(qū)不斷積聚瓦斯 ，向沿空留巷擴(kuò)散 ，造成沿空留巷內(nèi)靠

14、近采空區(qū)一側(cè)瓦斯?jié)舛炔粩嗯噬?，由于沿空留巷風(fēng)量小 ，風(fēng)速小 ，不利于瓦斯的消除 ，沿空留巷內(nèi)回風(fēng)瓦斯可達(dá) 0.65%，局部瓦斯?jié)舛瓤蛇_(dá)2 3%，使整個(gè)工作面瓦斯涌出量達(dá) 2.8 m3/min。 通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后 ，由于經(jīng)過沿空留巷的風(fēng)量增加到 650 m3/min，使沿空留巷內(nèi)的風(fēng)速提高 ，有利于瓦斯的擴(kuò)散 ，消除沿空留巷內(nèi)瓦斯積聚現(xiàn)象 ，使瓦斯?jié)舛扔稍瓉淼?0.65%（局部積聚瓦斯達(dá) 2% 3%）降到現(xiàn)在 0.34%。沿空留巷瓦斯即為整個(gè)工作面的瓦斯涌出 ，瓦斯涌出為 2.2m3/min。 可見通風(fēng)系統(tǒng)布置的不同 ，風(fēng)速的變化 ，瓦斯的擴(kuò)散效果也不一樣 ，y 型通風(fēng)方式有利于瓦斯的擴(kuò)散,五、總結(jié),1916 工作面沿空留巷實(shí)現(xiàn)“y”型通風(fēng)方式后 ， 1）消除了利用局部通