长壁采煤法采煤工作面通风方式的确定

长壁采煤法采煤工作面通风

方式的确定

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摘要：长壁采煤法布置采煤工作面过程中如何选择合理的通风系统和通风方式，是保证采煤工作面通风可靠、安全生产的关键，也是采煤工作面上隅角瓦斯治理的有效途径本文就长壁采煤法采煤工作面通风方式进行了详细的剖析，为煤矿安全生产和稳产高奠定了基础。

关键词：长壁采煤；通风方式；隅角瓦斯防治；通风可靠

前言：长壁采煤法在我国煤炭开采过程中是较为常用的采煤方法，它主要体现在搬家次数少，工作面产出率高，能达到高产高效的目的，但在布置过程中选择不同的通风系统会遇到工作面的隅角瓦斯治理以及安全生产、稳产高产等方方面面的问题，所以长壁采煤法选择合的的通风方式至关重要。

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，沼气主要都来源于两部分：一是正被开采的煤层；二是相邻的岩层或煤层。如果不实行沼气抽放，相邻岩层或煤层的沼气将聚集在采空区。来源于上述两方面的沼气总涌出量，直接影响工作面的安全生产。工作面的沼气浓度，无论是后退式工作面，还是前进式工作面，皆由工作面风量来控制。

前进式工作面，由于采空区的漏风而减少了工作面的有效风量，但风流能有效地清洗工作面上隅角处的沼气。后退式工作面，采空区的漏风大大地减少，但在走向长壁工作面上隅角处会出现沼气的聚集（见图1）。仰斜长壁工作面，沼气上浮，沼气集中于工作面空间，不利于工作面的安全生产。俯斜长壁工作面，沼气集中于上部采空区，有利于工作面的安全生产。

采用合理的工作面通风方式，可以有效地排出工作面沼气，特别是高沼气矿井、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。

一、工作面通风应满足的要求

（一）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；

（二）采用沿空留巷时，巷旁应采取防漏风措施；

（三）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；

（四）根据通风要求，进风巷、回风巷应有足够的断面和数目。

二、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。见图2所示。从图2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，而且每种通风方式其采空区沼气浓度分布、沼气涌出和积存的位置、自然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、沼气含量、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，这对改善工作面的安全生产环境，具有重要的作用。

图2

（一）U 型通风方式，见图2(b)

采煤工作面所需的风量，从进风平巷流入工作面后，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向采空区流失，又从切顶线上半部陆续地流进工作面回采空间。根据现场实测结果表明，采煤工作面风流流动状况具有图3所示的特征。

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10—49%.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，但工作面的沼气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沼气的作用。

长壁后退式采煤，U 型通风方式，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。在巷道维护较好的情况下，U 型通风方式供风量可达800－1000 m³/min 。实践证明，当回采煤层沼气涌出量为5-6 m³/min 时，U 型通风方式仍然可以获得较好的通风效果。

u型通风方式z型通风方式

Y型通风方式W型通风方式H型通风方式

u+L型通风方式(a)(b)(c)(f)(e)

(d)

2流经采空区的距离长、控制的面积大，因此在对应流线的出口处（即上隅角），经常会处于沼气超限状态。ψ1、ψ0、ψ3……流动而流入采煤工作面空间。由于采空区气体沿流线流动过程中陆续有沼气泄出，使沼气浓度增高。汇集于工作面上隅角的流线ψ2、ψ1、ψU型通风方式最大的问题，是在后退式采煤中工作面出口上隅角处有局部沼气聚集现象（见图1）。从图3的采煤工作面风流流动状况可以看出：沼气流入采空区后与漏入采空区的空气混合，混合后的气体沿流线1、2、3……流动而流入采煤工作面空间。由于采空区气体沿流线流动过程中陆续有沼气泄出，使沼气浓度增高。汇集于工作面上隅角的流线0、1、2流经采空区的距离长、控制的面积大，因此在对应流线的出口处（即上隅角），经常会处于沼气超限状态。

图4为某工作面采空区的沼气浓度分布。该工作面采空区漏风量为207.5m³/min，采空区绝对沼气涌出量为4 m³/min左右，工作面上隅角的沼气浓度达6-8％，常因沼气局部超限而影响生产。调查表明，当邻近煤层向采空区泄出的沼气量大于1.5-2 m³/min时，工作面上隅角的沼气浓度通常都在2%以上，上隅角局部沼气超限是U型通风方式普遍存在的现象。由此可知，如果沼气来源单纯来自回采煤层的煤壁，U 型通风方式可以稀释5－6 m³/min沼气；如果沼气是来自采空区一侧，沼气涌出量仅有2－3 m³/min也带来经常处理上隅角局部沼气积聚的麻烦。

因此，U型通风方式，在沼气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隅角处的沼气聚集。主要有以下措施：

1、上隅角管道通风