沿空留巷工作面通风安全及可靠性的分析.pdf

总第2 1 3 期2023年第8 期工程技术摘要：在井下开采中，不仅要关注各类设备选型、技术应用的合理性，也需要注重工作面的通风安全性，目前部分综采工作面会使用沿空留巷技术，为了确保该技术应用中有着良好的通风效果，需要对通风系统的安全性、可靠性进行分析。为此，本文会先进性对应工程的概况，然后进行沿空留巷技术的通风安全性分析，最后进行工作面通风质量各参数的计算和讨论，通过计算和分析，采用沿空留巷技术可降低松散三角区范围，能减低采面漏风量并提高通风效率，通风系统可满足煤矿生产的安全性、可靠性需要。关键词：沿空留巷技术；综采工作面；通风系统中图分类号：TD720引言在当前护巷煤柱开采和沿空留巷无煤柱开采中，结合沿空留巷开采所具有的回采效率高、无煤柱留设问题的优势，得到了广泛使用。在实际的技术应用中，无论是护巷煤柱开采还是沿空留巷开采,都存在一定程度的漏风与跑风问题，会制约井下通风系统价值的发挥。如何做好沿空留巷工作面通风安全及可靠性的分析，便成为很多煤矿开采在应用沿空留巷技术时，需要考虑的问题。下面将以某煤矿企业开采为例,进行通风系统可靠性的分析，以期望可以为其他煤矿的生产提供理论经验。1工程概况以某煤矿采区5#煤层为例进行通风系统可靠性的分析,具体在该煤层中,煤厚为4.8 m、埋深平均为299m、煤层倾角为4，有着结构简单的特点。其中煤层老顶为粗砂岩、直接顶为细砂岩、砂质泥岩，三部分厚度分别为1 4.1 2、1 0.6、2.6 m。针对5#4 2 0 7 工作面的开采而言，在巷道支护上选择锚网索的方式，同时在沿空留巷的巷道旁充填高宽各3 m的强膏体材料，主要用于支撑顶板并实现巷道漏风量的降低。井下开采实际选择BD-I-8-NO 2 2风机进行通风，具体运行风压为2 6 0 0 Pa，实际的4207综采工作面通风线路，如图1 所示 1 。地面主副井5#煤辅运道回风大巷图1 4 2 0 7 综采工作面通风线路2沿空留巷技术的通风安全性分析结合传统的留设煤柱的护巷开采方式，在实际应收稿日期：2 0 2 2-1 0-1 1作者简介：荆履财，男，1 9 8 4 年出生，毕业于中国矿业大学，本科，工程师，主要从事煤矿“一通三防”及瓦斯抽采方面工作。山西化工Shanxi Chemical Industry沿空留巷工作面通风安全及可靠性的分析荆履财（阳泉煤业集团泊里煤矿有限公司，山西晋中0 3 2 7 0 1)文献标识码：A用中会受到煤柱支撑的影响，具体在采空区顶板位置岩层无法有效垮落,因此在采空区中会出现一定距离的悬空位置。此外，当煤柱的支撑制约顶板不能有效脱落下，在采空区和护巷煤柱之间还会形成大范围的松散三角区，且有着裂隙发育的特征，会存在漏风问题，降低了井下开采工作中的通风质量，具体如图2-1所示 2 。在5#煤层4 2 0 7 综采工作面应用沿空留巷技术后，实际的开采工作不需要留设护巷煤柱，因此在采空区的顶板垮落工作中较为便利，且采空区垮落的岩层部分，会在覆岩的重力作用下逐渐密实，进而形成一个具有较高压实度的阻风结构。同时,该技术的应用还可以降低松散三角区域的面积,甚至能够有效消除松散三角区，降低漏风量。最后，该技术还能降低上隅角瓦斯集聚量和采空区瓦斯涌出量，进而避免采空区中的遗煤出现自燃问题，该技术下的具体通风示意，如图2-2 所示。因此，与传统的护巷煤柱开采方式相比较，沿空留巷技术在理论上有着较高的通风安全来空区煤柱停采线未采煤体2-1护巷煤柱开采采面通风示意图未采煤体4207工作面5#煤回风大巷4029工作面5#煤辅助运输巷Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.072文章编号：1 0 0 4-7 0 50(2 0 2 3)0 8-0 1 8 4-0 2隅角漏风区采空区松散三角空区停采线隅角漏风区工作面深空区冷2-1尚空留巷开采采面通风示意图图2 两种开采方式的通风示意2023年第8 期性和可靠性。3采面通风质量参数分析3.1工作面通风实测通过风速表对4 2 0 7 综采工作面进行各类通风参数的测试统计，在4 2 0 7 运输巷近采面2 9 0 m的位置，风量(mmin-)851、风速(ms-)3.1;4207回风巷8 0 m的采面中部,风量为8 2 2、风速为2.4;在4 2 0 7 回风巷近采面2 7 0 m的位置，风量为8 0 0、风速为2.2，为了更好的了解留巷工作面的通风可靠性，下面进行理论风量计算 3 。3.2理论风量计算在进行风量计算中，需要结合瓦斯涌出量、采面温度和作业点人数进行风量计算，具体计算如下：1)在结合井下瓦斯涌出量进行计算时,需要参考煤矿相关安全规程，将工作面瓦斯浓度控制在1%左右,同时需要风速控制在0.2 5 4 m/s之间。结合该煤矿井下的绝对、相对瓦斯涌入量，回采工作面的所需风量计算可以参考公式(1)：Q 采 A=100q 绝 K.式中：K为工作面瓦斯涌出的不均衡系数,取值1.6;q绝为工作面瓦斯的绝对涌出量,2.1 m/min;结合井下绝对瓦斯量涌出的6 4.6%计算,取值1.3 5,最后可以得出所需风量Q采A为2 1 6 m/min;2)在结合工作面温度进行风量计算时，具体要通过公式(2)：Q 采 B=60V 采 K,S 采?式中：V采为工作面开采的合适风度，取值1.2 m/s;S采为通风断面,取值1 0.6 m;K,为采面长度系数,取值1.1;最后可以得出所需风量Q采B=839m/min；3)在结合工作面工人数量进行风量计算时，具体可以通过公式(3）：Q 采c=4 N.式中：N为工作面最大工人数量,取值6 0;最后可以得出所需风量Q采c=240m/min。综上所述,风量Q采AvQ采BQ采c分别为2 1 6、8 3 9、240m/min，因此确定最合理的风量Q采为8 3 9 m/min。3.3校核理论计算风量结合以上对煤矿风速的要求，需要控制在0.2 554m/s之间，进而可以计算出工作面的风量处于1602560m/min之间，通过上述理论方面的计算，Q采8 3 9 m/min满足于煤矿安全规程中的采面通风需要，因此理论计算的4 2 0 7 综采工作所需风量839m/min较为合理。荆履财：沿空留巷工作面通风安全及可靠性的分析3.4计算有效风量率通过对4 2 0 7 采面风量率进行计算，可得出实际进风巷中的有效风量率为9 6.3%,明显高于一般的煤柱留巷工作面，可以证明在使用切顶沿空留巷技术后,虽然存在一定程度的漏风问题，不过结合采空区上覆岩层的及时跨落，能弥补煤柱一侧的松散三角区,因此可以提高工作面进风巷的有效风量率。同时，针对采面和回风巷的有效风量率而言，分别为92.5%、9 0.5%，在沿空留巷巷道造成的漏风影响下，有效风量率低于进风巷，不过在留巷段距离偏短下，采面和回风巷的有效风量率降低不明显。尽管采面、进风巷、回风巷的有效风量率存在一定差别，不过都满足煤矿安全规程中的要求。结合实际中的通风系统运行，在沿空留巷工作面中，采面的整体漏风量小，大部分风量可以经过采面进人采空区，有着较高的风量利用率。3.5计算通风阻力在进行通风阻力计算时，具体可以通过公式得出(1)4207综采工作面的进风巷、采面、回风巷的风阻分别为3 1 4、3 2 0、3 4 2 Pa，在比值上进风段、用风段和回风段的风阻比值为0.3 1：0.3 2：0.3 4，与合理的3：3：4接近，因此4 2 0 7 综采工作面在应用沿空留巷技术后，工作面有着较好通风效果，可以满足正常的开采通风需要。4结语(2)为了解沿空留巷技术应用中的工作面通风效果，本文对4 2 0 7 综采工作面进行了通风安全性、可靠性的研究。结合采面在沿空留巷技术的帮助下,可以降低传统煤柱支撑方法带来的采空区顶板覆岩不易脱落的影响,在顶板覆岩有效垮落下可以弥补采空区内的松散三角区域,在降低区域面积后可以降低通风的(3)泄露量，进而提高综采工作面的通风效果。另外，本文也从通风阻力、有效风量率、工作面温度、瓦斯治理等角度对沿空留巷技术下的通风情况进行了分析,经过核实4 2 0 7 综采工作面在应用沿空留巷技术后，通风系统有着较高的可靠性和安全性，能满足井下开采的通风需要。参考文献1】侯雷杰.沿空留巷工作面通风安全可靠性的分析 J.机械管理开发,2 0 2 1,3 6(8):1 1 1-1 1 2.2秦丽.沿空留巷工作面通风安全可靠性分析 J.山西化工，2 0 2 1,4 1(1):76-77.3李建光.新元煤矿沿空留巷安全开采技术实践 J.现代矿业，2018,34(12):204207.（英文摘要下转第1 9 1 页）1852023 年第 8 期Research and Implementation of Water Exploration and Drainage Technology in Roadway(Jinneng Holding Coal Industry Group Wanjinwan Hulonggou Coal Industry Co.,Ltd.,Shuozhou ShanxiAbstract:Geological water disasters are a serious threat to coal mining and have a serious impact on the safety of coal production.Duringthe process of tunnel excavation,conducting water exploration and drainage operations on the working face is an important measure toensure that the coal mine is not affected by water quality disasters.Regarding the water exploration and drainage operation at the workingface,taking the excavation of a high extraction roadway in a certain coal mine as an example,the source of groundwater was analyzed,andcorresponding water exploration and drainage plans were formulated and construction operations were carried out,indicating theeffectiveness of water exploration and drainage operation and ensuring the safety of tunnel excavation.Key words:working face excavation;exploring and releasing water;source of water quality;drill hole(上接第1 7 7 页）Research on the Application of Directional Drilling Technology in Coal Mine Water(Fenxi Mining Industry Group Nanguan Coal Industry Co.,Ltd.,Lingshi Shanxi 031300,China)Abstract:In the process of coal mining,in order to ensure the smooth progress of mining operations,it is necessary to do a good job inwater prevention and control.As the depth of coal mining continues to deepen,the difficulty of prevention and control work becomes evengreater.On the basis of introducing the principle and application advantages of directional drilling technology used in coal mine waterprevention and control operations,this article explores the application of directional drlling technology in coal mine water prevention andcontrol operations based on examples,with the aim of ensuring the smooth progress of coal mine mining operations.Key words:coal mine water prevention and control;directional drlling;hydrophobic design;drilling structure(上接第 1 8 1 页）Research on Advanced Control Technology for Mining Faults in Fully Mechanized Mining Face(Shanxi Coking Coal Fenxi Mining Industry Zhongxing Coal Industry Company,Jiaocheng Shanxi 030500,Abstract:In order to achieve safe and efficient mining of the 31103 fully mechanized mining face,a advanced treatment technology withgrouting as the core is proposed to address the problems of DF29 fault water diversion and surrounding rock fragmentation within themining range.17 grouting holes are arranged at a spacing of 20 meters in the transportation and return air tunnels of the mining face toadvance reinforce the affected area of DF29 fault,and short boreholes are arranged in the mining face to locally reinforce the fractured area.After the application of advanced fault control measures,the surrounding rock of the 31103 fully mechanized mining face remained stableduring the mining process of passing through the DF29 fault,without any water leakage,creating good conditions for safe and efficientmining of the mining face.Key words:coal mining;fault;water conducting cracks;advance grouting;grouting slurry(上接第 1 8 5 页）Analysis of Ventilation Safety and Reliability in Goaf Retaining Roadway Working Face(Yangquan Coal Industry Group Boli Coal Mine Co.,Ltd.,Jinzhong Shanxi 032701,China)Abstract:In underground mining,it is not only necessary to pay attention to the rationality of various equipment selection and technicalapplication,but also to the ventilation safety of the working face.Currently,some fully mechanized mining working faces use the technologyof retaining tunnels along the goaf.In order to ensure good ventilation effect in the application of this technology,it is necessary to analyzethe safety and reliability of the ventilation system.For this reason,this paper will introduce the general situation of the correspondingproject of progressiveness,then carry out the ventilation safety analysis of the gob side entry retaining technology,and finally carry out thecalculation and discussion of various parameters of the ventilation quality of the working face.Through calculation and analysis,the gobside entry retaining technology can reduce the loose triangle area,reduce the air leakage of the mining face,and improve the ventilationefficiency.The ventilation system can meet the safety and reliability needs of coal mine production.Key words:goaf retaining technology;fully mechanized mining face;ventilation system郝鹏飞：巷道掘进工作面探放水技术的研究及实施Excavation Working FaceHao Pengfei038300,China)Prevention and Control OperationsNiu QiaonanLiu WeiChina)Jing Lvcai191