长壁式采煤工作面通风方式的探研

长壁式采煤工作面通风方式的探研

赵明伟

鸡西矿业集团安全技术培训中心黑龙江鸡西市158100

摘要：阐述了长壁式采煤工作面常用的几种通风方式，并分析了不同条件下选择通风方式的优缺点。

关键词：长壁采煤法；采煤工作面；通风方式

前言

回采工作面通风方式由采区瓦斯、粉尘、气温以及自燃发火倾向等因素所决定。长壁采煤法有后退式与前进式两种类型，无论是后退式工作面还是前进式工作面，瓦斯主要都来源于两部分：一是正在开采的煤层；二是相邻的岩层或煤层，如果不实行瓦斯抽放，相邻岩层或煤层的瓦斯将聚集在采空区。来源于上述两方面的瓦斯总涌出量，直接影响采煤工作面的安全生产。无论是后退式工作面，还是前进式工作面，都由工作面风量来控制。

采用合理的工作面通风方式，可以有效地排出工作面瓦斯，特别是高瓦斯矿井、高温矿井需要风量大，是工作面安全生产的重要保证。

长壁式工作面通风方式的选择与回采顺序、通风能力和巷道布置有关。通风方式是否合理，成为影响采煤工作面正常生产的重要因素。

l工作面通风应满足的要求

(1)采煤工作面要有足够的风量，并符合《煤矿安全规程》的要求，特别要防止在工作面上隅角处沼气的积聚。

(2)采用沿空留巷时，巷旁应采取防漏风措施。

(3)风流最好是单向顺流，尽量减少折返、逆流，力求系统简单、风路短。

(4)根据通风要求，进风巷、回风巷应有足够的断面和数目。

2工作面通风方式的确定

长壁式采煤工作面通风方式主要有U型、U+L型、Z型、Y型、W型以及H型等几种，如图1所示。

图1中可以看出，如果由后退式改变成前进式开采，除U+L型通风系统之外，其它各种通风系统对前进式开采都是适用的。采用无煤柱护巷，沿空预留的或沿空掘进的通风平巷与采空区之间有连续漏风现象，也会使工作面气体流动状况发生变化。通风平巷的数目、位置、风流方向、漏风方式的改变会派生出多种类型的工作面通风方式，而且每种通风方式采空区瓦斯体积分布、瓦斯涌出和积存的位置、自燃发火分布位置都是不同的。因此，必须根据回采煤层的赋存状况、瓦斯含量、煤与瓦斯突出危险程度、自燃倾向等因素，综合考虑选择相应的通风方式及巷道布置，对改善工作面的安全生产程度有着重要的作用。

（b）U+L型通风

（f）H型通风

图1几种通风方式示意图

2.1U型通风方式

采煤工作面所需的风量，从进风巷流人工作面，部分风量沿工作面空间流动，直接从回风平巷排出，而另一部分则从切顶线下半部连续地流向采空区流出，又从切顶线上半部陆续流进工作面回采空间。

采空区冒落岩石的透气能力不同，采空区漏风量也不同。根据现场实测结果，采空区漏风量占工作面进风量的11％～47％，工作面风量的分布呈两端大、中间小的状况。尽管工作面风量分布不均匀，但工作面的瓦斯绝对含量是沿风流前进方向而逐步增加的。从采空区重新流入工作面的风量仍有稀释瓦斯的作用。

长壁后退式采煤，U型通风方式(见图2a)，具有风流系统简单、漏风小等优点，但风流线路长、变化大。长壁前进式采煤U型通风方式，漏风量较大，不适应高瓦斯、突出、自燃发火煤层。

图3U型通风采空区的瓦斯体积分布

调查表明，当邻近煤层向采空区泄出的瓦斯量大于1.5～2m3/min时，工作面上隅角的瓦斯体积通常都在2%以上，上隅角局部瓦斯超限是U型通风方式普遍存在的现象。由此可见，如果瓦斯来源单纯来自回采工作面的煤壁，U型通风方式可以稀释4～5m3/min；如果瓦斯是来自采空区一侧，瓦斯涌出量也会带来经常处理上隅角局部瓦斯聚集的问题。U型通风方式，在瓦斯含量较大的后退式采煤工作面中应用时，必须采取措施消除工作面上的瓦斯聚集。

2.2U+L型通风方式

U+L型通风方式，俗称尾巷排放方式，在采煤工作面采空区漏风风流轨迹的末端边界上，事先掘成与采空区相通的联络眼，使采空区的瓦斯流人排放瓦斯的专用煤层平巷或岩石平巷。由于联络眼与排瓦斯专用平巷呈L型，并与U型通风系统配合使用，故又称U+L型通风方式(见图2b)。

由于尾部联络眼为采空区瓦斯提供了出路，采空区部分瓦斯会以较高的体积沿联络眼排出，流入工作面的瓦斯量减少。由于靠近切顶线下端的采空区漏风量较大，因此从上隅角流入工作面瓦斯体积会明显降低。

U+L型通风方式，是减少采空区瓦斯向工作面涌出的有效方法。在使用过程中，排瓦斯专用巷的瓦斯体按局部瓦斯积聚现象来管理，其瓦斯气体应控制在2%以内。通常联络眼内的瓦斯体积较高，必须采取有效的措施。排放瓦斯专用平巷必须有新风补给使联络眼出口的瓦斯体积稀释到2%以内。

采用U+L型通风方式，是将工作面瓦斯分而释决了上隅角瓦斯长期超限的难题，又可以工作面通风系统的阻力，改善工作面的生产环境。风流通过上隅角经联络横巷进入上部回风巷，上隅角不易积聚瓦斯，但大部分瓦斯涌向尾巷，易发生瓦斯事故，因此尾巷不得兼作他用，不得铺设电缆、金属管道，并须设栅栏、安装安全监控系统。该系统适应于瓦斯涌出大的工作面。

2.3Z型通风方式

这种通风方式(见图2c)进风流与回风流的方向相同，所以可称为顺流通风方式。前进式采空区漏风大，漏风易带出高浓度瓦斯自上隅角积聚，不适应于瓦斯涌出量大的工作面；后退式漏风可带走采空区和上隅角瓦斯，一般用于采空区瓦斯涌出严重的采煤工作面。当采空区瓦斯涌出量很大时，其回风巷中会出现瓦斯超限现象。Z型通风回风巷道维护困难，采空区内漏风大，易引起煤炭自燃，不适应于自燃发火严重的工作面。

2.4Y型通风方式

开采薄煤层群时，首次采动的煤层，其工作面瓦斯主要来自采空区一侧。采用U型通风方式不仅很难消除上隅角瓦斯超限，甚至因风量增加造成工作面风速偏高，恶化生产环境。如果采用U+L通风方式巷道掘进率会明显增加；采用Y型通风较好。Y型通风方式，(见图2d)。工作面两端煤层平巷均作为工作面进风巷，工作面回风巷则是沿采空区维护并作为工作面用的进风巷。巷道布置如图4所示。

图4Y型通风方式空气流动状况

1.运输机巷2.材料巷3.沿空回风巷

从工作面风流系统图中看出，在工作面范围内，沿空回风巷的末端是风压最低点，从输送机巷流人的新鲜空气，一部分沿工作面流动，稀释来自工作面落煤和煤壁涌出的瓦斯；另一部分则流人采空区，与采空区瓦斯混合后从沿空回风巷呈连续漏风状泄出。由于材料巷2也是工作面的进风巷，其风量大小可根据沿空回风巷的实际需要进行调节，保证沿空回风巷的瓦斯符合《煤矿安全规程》的要求。

2.5W型通风方式

当采用对拉工作面时，可用上下平巷同时进风(或回风)和中间平巷回风(或进风)的布置方式(见图2e)。采用W型通风方式有利于满足上下工作面同采，实现集中生产的要求。这种通风方式的主要特点是不用设置第二条风道；若上下端平巷进风，在该巷道中回撤、安装、维护采煤设备等有良好环境；同时，易于稀释工作面瓦斯、使上隅角瓦斯不易积聚，排炮烟、煤尘快。

这种通风采准巷道的开掘和维护量少；风阻小、漏风量少，易于防火；中间及上、下巷可布置钻孔，利于煤层注水和抽放瓦斯。该通风系统适应于瓦斯涌出量大、生产能力大、需要风量大、易自燃的煤层。

改变工作面的通风方式实质上是改变工作面边界上的巷道位置、数目和气流方向。同样，在采空区边界上选择适当的位置，掘成联络通道，根据生产需要调整联络通道的风流方向和风量大，同样可以控制采空区的气体流动方向和大小，使这种控制对工作面安全生产产生有益的影响。

2.6H型通风方式

这种通风方式(见图2f)与Y型通风的区别在于工作面两侧的区段运输巷、回风巷均作为进风或回风之用，增加了风量，有利于进一步稀释瓦斯。但这种方式通风方式系统较复杂，区段运输巷、回风巷均要先掘后留，掘进、维护工程量较大，故较少采用。