［摘要］U型通風(fēng)系統(tǒng)是低瓦斯礦井采煤工作面使用較普遍的一種通風(fēng)系統(tǒng)，但是隨著綜采放頂煤技術(shù)在低瓦斯礦井的應(yīng)用，其工藝程序完全機械化，大改善作業(yè)條件，工作面產(chǎn)量也大大提高，但瓦斯的涌出量也增大，其危害更加突出，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)情況，制定的“四位一體”全方位瓦斯治理技術(shù)，能夠有效的降低工作面及上隅角的瓦斯，確保采煤工作面的安全生產(chǎn)，促進(jìn)煤礦開采技術(shù)的發(fā)展。

［關(guān)鍵詞］綜放工作面；通風(fēng)系統(tǒng)；“四位一體”；治理技術(shù)

1 概述

采煤工作面U型后退式通風(fēng)系統(tǒng)是只有1條進(jìn)風(fēng)巷和1條回風(fēng)巷，且進(jìn)風(fēng)流不經(jīng)過采空區(qū)，具有巷道施工維修量小，工作面漏風(fēng)小，風(fēng)流穩(wěn)定，風(fēng)流質(zhì)量好，易于管理等優(yōu)點，此類通風(fēng)系統(tǒng)在回采工作面的風(fēng)量到達(dá)上隅角時，由于風(fēng)流的拐彎而造成上隅角風(fēng)量減少，以及采空區(qū)的漏風(fēng)而帶出的瓦斯積聚在上隅角，在上隅角風(fēng)流形成渦流區(qū)，造成工作面上隅角瓦斯?jié)舛却?，易超限，制約采煤工作面的安全生產(chǎn)。由于系統(tǒng)本身特點，所以U型通風(fēng)系統(tǒng)適用于低瓦斯礦井采煤工作面的通風(fēng)系統(tǒng)布置。

目前隨著采煤技術(shù)的發(fā)展，綜放頂煤技術(shù)已應(yīng)用到生產(chǎn)中，綜采放頂煤法實現(xiàn)了落煤、放煤、支護(hù)和運輸?shù)耐耆珯C械化，同時減少了工作面的掘進(jìn)量，并提高了回采工作的產(chǎn)量，不僅改善了工人的工作條件，而且提高了生產(chǎn)效益，但是隨著采煤工作面產(chǎn)量的提高，工作面瓦斯的涌出量也增大，給采煤工作面瓦斯的防治帶來新的問題。

2 綜放工作面瓦斯分析

通過對綜放工作面瓦斯來源的深入分析，瓦斯不僅出自揭露的煤體表面，同時，由于在開采過程中放頂區(qū)和采空區(qū)煤柱應(yīng)力變化造成煤體裂隙的增多，使煤體釋放的瓦斯量也隨之加大，形成綜放工作面的瓦斯庫，其瓦斯來源是采空區(qū)內(nèi)的殘煤、底板煤和靠近采空區(qū)的上下煤柱，其涌出形式隨著頂板周期來壓而形成大的波動。

綜采工作面的瓦斯分布在沿風(fēng)流方向，采機、放頂煤的支架與工作面風(fēng)巷之間的工作面和后溜子空間，以及工作面的上隅角的渦流區(qū)。

3 “四位一體”瓦斯治理技術(shù)

根據(jù)后退式U型通風(fēng)系統(tǒng)的特點，現(xiàn)提出“四位一體”的瓦斯治理技術(shù)?！八奈灰惑w”治理技術(shù)是指加大工作面的風(fēng)量、減小上隅角空間、吊掛便攜式瓦檢儀，安設(shè)風(fēng)水噴霧器?！八奈灰惑w”治理技術(shù)是綜放工作面全方位的瓦斯防治技術(shù)，能夠有效地降低綜放工作面的瓦斯?jié)舛?，確保綜放工作面安全生產(chǎn)。

3.1加大工作面的風(fēng)量

提供足夠的風(fēng)量是回采工作面安全生產(chǎn)的根本保證。加大工作面各點的風(fēng)量是綜放工作面瓦斯防治的重要途徑。加大風(fēng)量同時也能夠減小上隅角瓦斯渦流聚積的范圍。

a.調(diào)整采區(qū)的風(fēng)量。通過調(diào)整采區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)，提高綜放工作面進(jìn)風(fēng)巷的風(fēng)量。同時在生產(chǎn)過程中，加強采區(qū)通風(fēng)設(shè)施的管理，縮短通過風(fēng)門的時間，避免漏風(fēng)大而降低綜放工作面的風(fēng)量。

b.保證有效的通風(fēng)斷面。加強工作面機尾端頭支護(hù)的管理，及時回撤尾端頭的支柱和清理機尾處的雜物，保證工作面前溜子和后溜子入口處的通風(fēng)斷面。避免因雜物堆積縮小通風(fēng)斷面造成通風(fēng)阻力大而降低后溜子運輸空間的風(fēng)量。保證后溜子運輸空間的有效通風(fēng)斷面，主要是放煤前后對支架尾梁的控制和后溜子兩側(cè)的浮煤的堆積。放頂煤后及時將支架尾梁調(diào)整到最高位置，并清理后溜子的兩測浮煤，加大后溜子運輸空間的有效通風(fēng)斷面。

c.在上隅角增設(shè)風(fēng)簾。在上隅角溜子機頭處設(shè)置兩道擋風(fēng)簾增大上隅角的風(fēng)量。一道擋風(fēng)簾的位置要從上隅角到工作面端頭支架的前側(cè)支柱，一道擋風(fēng)簾從端頭支架的后側(cè)支柱到工作面煤壁距回風(fēng)巷2～3m，兩道擋風(fēng)的重疊區(qū)域的長度不小于1m。吊掛質(zhì)量必須平整嚴(yán)密，必須有效的遮擋風(fēng)量。（圖1所示）

圖1風(fēng)簾吊掛示意圖

圖2上隅角倒三角形狀

3.2減小上隅角的空間

上隅角空間的大小直接決定上隅角的瓦斯存在情況，采煤工作面的上隅角由于工作面機頭端頭的支柱沒有及時回撤，極易形成倒三角式的隅角，（圖2所示），造成上隅角空間范圍的擴大，加上瓦斯的積聚和風(fēng)量小的因素，往往使得隅角瓦斯?jié)舛瘸^規(guī)定的要求。在生產(chǎn)過程中，必須及時回撤工作面機頭的支柱，加強工作面機頭端頭的支護(hù)管理，嚴(yán)禁切頂柱滯后現(xiàn)象的出現(xiàn)。減少上隅角的風(fēng)流渦流區(qū)域，從而降低上隅角的瓦斯?jié)舛?。保證回采工作面在生產(chǎn)過程中瓦斯不超限作業(yè)。

3.3安設(shè)風(fēng)水引射器

風(fēng)水引射器是用8mm厚鋼板，圈成圓錐形狀，將縫隙對焊而成，其結(jié)構(gòu)尺寸如（圖3所示）。其施工技術(shù)要求為：

（1）高壓風(fēng)管：將4寸法蘭盤和φ25mm的快速高壓接頭焊接，固定在4寸高壓風(fēng)管上，φ25mm高壓軟管的另一端與風(fēng)水引射器的入口連接并固定。

（2）靜壓水管：將2寸法蘭盤和φ10mm的快速高壓接頭焊接，固定在2寸靜壓水管上，φ10mm的高壓水管另一端與風(fēng)水引射器的入水口連接并固定。

其工作原理是利用φ25mm的高壓軟管將風(fēng)水引射器入風(fēng)口與高壓風(fēng)管連接，用φ10mm高壓軟管將風(fēng)水引射器的入水管與靜壓水管連接，通過進(jìn)入引射器的高壓風(fēng)將引射器的水流霧化噴射到工作面上隅角，攪亂上隅角及其后來采空區(qū)的風(fēng)流渦流現(xiàn)象，在上隅角空間與工作面回風(fēng)巷形成比較穩(wěn)定的紊流狀態(tài)的通道，將綜合放頂煤上隅角的瓦斯帶入工作面的回風(fēng)巷。

風(fēng)水引射器的安設(shè)技術(shù)要求：風(fēng)水引射器吊掛在采煤工作面上隅角，其出口必須在距采空區(qū)切頂柱至少100～150mm距離，離頂板高度不大于300mm。隨著工作面的回采，逐漸人工外移。

3.4吊掛便攜式瓦檢儀

通過在采煤工作面的上隅角吊掛便攜式瓦通檢儀，加強對上隅角的瓦斯監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)瓦斯的變化。

便攜式瓦檢儀的吊掛要求：必須吊掛在離頂板不大于300mm，離巷道壁不小于200mm，距切頂柱100～200mm處。必須保證瓦檢儀在風(fēng)水引射器出口的上方。保證瓦檢儀及時有效的監(jiān)測上隅角的瓦斯情況。

圖3風(fēng)水引射器示意圖

4 “四位一體”瓦斯防治技術(shù)的應(yīng)用效果

西山煤電股份公司下屬的鎮(zhèn)城底礦屬低瓦斯礦井，礦井瓦斯涌出較高的南二采區(qū)的瓦斯相對涌出量為1.39m3/t。南二采區(qū)的22202、22206工作面的煤層為近水平，采用綜合放頂煤技術(shù)開采，工作面應(yīng)配風(fēng)量為445，實際配風(fēng)量為478m3/min。在工作面的煤層為近水平，采用綜合頂煤技術(shù)開采，工作面應(yīng)配風(fēng)量為445，實際配風(fēng)量為478m3/min。在工作面開采初期，未使用“四位一體”治理技術(shù)前，工作面上隅角瓦斯?jié)舛仍?.0～4.0%，嚴(yán)重影響采煤工作面的安全生產(chǎn)。采用“四位一體”治理技術(shù)后，風(fēng)量增為525m3/min，工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.2～0.3%，上隅角瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.0%以下。有效地保證了采煤工作面的安全生產(chǎn)。

5 結(jié)論

綜采放頂煤采煤工作面的“四位一體”治理技術(shù)是全方位瓦斯治理技術(shù)，能有效地降低上隅角的瓦斯?jié)舛?，增強U型通風(fēng)系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。從而更大程度的發(fā)揮了U型通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)越性。為采煤工作面的設(shè)計提供了一個安全、有力的證據(jù)。

［作者簡介］李文明，男，（1972-），1996年畢業(yè)于山東礦業(yè)學(xué)院，通風(fēng)工程師。