負(fù)壓通風(fēng)在淺埋深復(fù)采煤層回撤工作面的應(yīng)用

李 陽(yáng)

（山西焦煤霍州煤電薛虎溝煤業(yè)有限公司，山西 河津 043300）

霍州煤電集團(tuán)河津薛虎溝煤業(yè)有限責(zé)任公司2#煤頂板為泥巖和砂質(zhì)泥巖、局部為中細(xì)砂巖，南翼采區(qū)范圍內(nèi)部分小窯開(kāi)采了上分層，其直接頂全部或部分垮落，部分區(qū)域形成再生頂板。在回采工作面回撤期間，回撤通道部分區(qū)域無(wú)法采用主動(dòng)支護(hù)方式（錨網(wǎng)索），回撤通道斷面小，以往在回撤期間采用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，影響支架搬運(yùn)車(chē)運(yùn)輸。目前，全國(guó)范圍內(nèi)復(fù)采煤開(kāi)采工作面為數(shù)不多，通過(guò)查找資料未發(fā)現(xiàn)解決復(fù)采煤回采面回撤[1]期間通風(fēng)問(wèn)題的案例和方法。該礦通過(guò)不斷的實(shí)踐、探索，決定采用負(fù)壓通風(fēng)方式解決回撤工作面有效供風(fēng)和回撤斷面相互制約的問(wèn)題，有效解決了局部通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定等一系列問(wèn)題，為類(lèi)似淺埋深復(fù)采煤層回采工作面解決回撤期間通風(fēng)方式問(wèn)題提供了參考。

1 概況

薛虎溝煤業(yè)2#煤層采用一次采全高走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，頂板管理采用全部垮落法。2-110 回采工作面生產(chǎn)期間的通風(fēng)方式采用“一進(jìn)一回”負(fù)壓通風(fēng)，如圖1。2-1101 巷（正巷）承擔(dān)進(jìn)風(fēng)、原煤運(yùn)輸任務(wù)，2-1102 巷（副巷）承擔(dān)回風(fēng)、輔助運(yùn)輸任務(wù)。正、副巷采用U 型棚支護(hù)，斷面為三心拱斷面，巷道凈寬×凈高=4200 mm×3000 mm，工作面切巷長(zhǎng)230 m，工作面共安裝有液壓支架154架，其 中ZF6000/18/36 型144 架，ZFG6000/20/34H 型10 架，采煤機(jī)、輸送機(jī)、負(fù)荷中心、膠帶輸送機(jī)等配套設(shè)備1 套。

圖1 2-110 工作面通風(fēng)示意圖

回撤通道設(shè)計(jì)：高×寬=3.2 m×2.4 m，支護(hù)方式采用錨網(wǎng)索配合鋼絲繩進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，通 道 內(nèi) 使 用Ф17.8 mm×9200 mm 型 和Ф17.8 mm×5200 mm 型錨索，呈交叉布置，間排距為1500 mm×1200 mm；每隔60 cm 鋪設(shè)一道6×7-28 mm 型鋼絲繩，每根繩長(zhǎng)不小于260 m，中部固定方式為每隔300 mm 用聯(lián)網(wǎng)絲將鋼絲繩與菱形網(wǎng)固定，同時(shí)將鋼絲繩壓在錨索鋼板上方；端部固定方式為兩頭固定在正、副巷中的頂錨索上，使用不少于兩個(gè)繩卡子固定。如圖2。

圖2 回撤通道錨網(wǎng)索支護(hù)示意圖

通道內(nèi)遇頂板破碎，無(wú)法施工錨網(wǎng)索支護(hù)時(shí)，支護(hù)方式改為π 型梁配合單體液壓支柱進(jìn)行支護(hù)[2]，即采用3 mπ 型梁一頭搭在液壓支架頂部，另一頭搭在貼煤壁支設(shè)的單體液壓支柱上。2-110 工作面回撤通道內(nèi)使用π 型梁支護(hù)區(qū)域共有72 架（144#～132#、128#～111#、96#～94#、61#～45#、33#～19#、14#～9#）。如圖3。

圖3 破碎頂板下回撤通道支護(hù)示意圖（mm）

工作面回撤采用WC25EJ 型鏟板式支架搬運(yùn)車(chē)運(yùn)輸，首先回撤正、副巷內(nèi)膠帶輸送機(jī)、破碎機(jī)、設(shè)備列車(chē)、采煤機(jī)、工作溜子等設(shè)備，最后回撤液壓支架。液壓支架采用后退式回撤，將154#、153#支架做掩護(hù)架，從152#架開(kāi)始由機(jī)尾向機(jī)頭方向回撤。

2 2-110 工作面回撤期間通風(fēng)方式

2.1 回撤通風(fēng)方式確定

工作面回撤期間采用負(fù)壓通風(fēng)[3-4]，局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)作為備用通風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)回撤地點(diǎn)風(fēng)量不能滿足《作業(yè)規(guī)程》規(guī)定時(shí)，立即調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)。首先開(kāi)啟局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行供風(fēng)，然后打開(kāi)2-1101 回風(fēng)聯(lián)巷調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)、調(diào)節(jié)風(fēng)窗，調(diào)節(jié)工作面及進(jìn)風(fēng)聯(lián)巷風(fēng)量，確保滿足要求。

2.2 回撤通風(fēng)通道的形成方法

回撤液壓支架前，在2-1102 巷與回撤通道交匯處施工2 組“井”字形木垛。木垛采用0.2 m×0.2 m×1.2 m道木（下同）施工，木垛間排距0.8 m×2 m，木垛接頂嚴(yán)實(shí)，用木楔固定牢靠，用于減少工作面回風(fēng)巷受回撤礦壓影響斷面變形量，保證回風(fēng)巷口區(qū)段通風(fēng)斷面。

形成掩護(hù)架時(shí)，首先抽出154#支架作為煤壁側(cè)掩護(hù)架，在原154#支架處施工木垛1 個(gè)；然后抽出153#支架作為老山側(cè)掩護(hù)架，在原153#支架處施工木垛1 個(gè)，掩護(hù)架形成。

抽152#支架時(shí)，先將煤壁側(cè)掩護(hù)架（154#架）前拉1.5 m，然后人員站在老山側(cè)（153#架）掩護(hù)架下方，在煤壁側(cè)掩護(hù)架后方（154#架）施工1 個(gè)木垛，木垛接頂嚴(yán)實(shí)，用木楔固定牢靠，木垛距煤壁1 m，距2-1102 巷巷幫1 m，然后抽152#支架。支架抽出后，拉老山側(cè)（153#架）掩護(hù)架與煤壁側(cè)掩護(hù)架（154#架）平行。

抽151#支架時(shí)，與上述抽支架方式相同，但不施工木垛。抽150#支架時(shí)，先將煤壁側(cè)掩護(hù)架（154#架）前拉1.5 m，然后人員站在老山側(cè)（153#架）掩護(hù)架下方，在煤壁側(cè)掩護(hù)架（154#架）后方施工1個(gè)木垛，木垛接頂嚴(yán)實(shí)，用木楔固定牢靠，木垛距煤壁1 m，距上一個(gè)木垛1.8 m，即木垛間距1.8 m，此時(shí)木垛支撐區(qū)域即為工作面的回風(fēng)通道。按照上述方式抽支架、施工木垛，直至工作面支架全部抽出。

2.3 π 型梁支護(hù)段通風(fēng)通道的形成方法

回 撤π 型 梁 支 護(hù) 區(qū) 域72 架（144#～132#、128#～111#、96#～94#、61#～45#、33#～19#、14#～9#）：首先前移掩護(hù)架（154#架）前拉1.5 m，支架接頂升緊，將需回撤支架前梁處支護(hù)兩根π 型梁挑起，確定支護(hù)牢固后，抽出被抽支架并進(jìn)行調(diào)向，及時(shí)支設(shè)單體柱維護(hù)三角區(qū)，前移老山側(cè)（153#架）掩護(hù)架1.5 m，以此類(lèi)推逐架進(jìn)行施工。回撤時(shí)原支設(shè)的π 型梁斜撐頂板，同時(shí)在π 型梁下方施工木垛，此區(qū)段木垛間距調(diào)整，需要連續(xù)布置，保證頂板回風(fēng)通道有足夠的支護(hù)強(qiáng)度。如圖4。

圖4 回撤通風(fēng)通道施工工藝示意圖

2.4 安全技術(shù)措施

1）人員在液壓支架后方施工木垛時(shí)，要站在老山側(cè)（153#架）掩護(hù)架下方，人員站立地點(diǎn)必須有可靠支護(hù)，必須確保作業(yè)人員安全。

2）施工木垛時(shí)，要觀察頂板情況，若出現(xiàn)頂部網(wǎng)片破損，要提前補(bǔ)網(wǎng)，確?；仫L(fēng)通道不會(huì)因漏頂導(dǎo)致堵塞。頂板永久支護(hù)強(qiáng)度低時(shí)，要縮小木垛施工間距。

3）木垛支撐的回風(fēng)通道內(nèi)禁止行人和有人員作業(yè)，若出現(xiàn)漏頂、頂板垮落導(dǎo)致木垛推跨或其他原因?qū)е禄仫L(fēng)通道堵塞，人員嚴(yán)禁進(jìn)入回風(fēng)通道內(nèi)維護(hù)。

4）為了保證通風(fēng)系統(tǒng)安全，需要在工作面回撤液壓支架前備用一套局部通風(fēng)系統(tǒng)，在2-1101 聯(lián)巷提前安裝好局部通風(fēng)機(jī)、風(fēng)筒等配套設(shè)施，并進(jìn)行一次局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)試驗(yàn)，保證負(fù)壓通風(fēng)風(fēng)量不能滿足要求時(shí)，局部通風(fēng)系統(tǒng)能及時(shí)啟動(dòng)，同時(shí)按照局部通風(fēng)管理要求，每5 d 對(duì)局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行一次切換試驗(yàn)。

5）回撤液壓支架期間，每班有專(zhuān)人對(duì)工作面風(fēng)量進(jìn)行測(cè)定。風(fēng)量低于規(guī)定時(shí)，立即將工作面所有人員撤至南翼輔運(yùn)巷Ⅲ段全風(fēng)壓進(jìn)風(fēng)巷道內(nèi)，通知通風(fēng)區(qū)、調(diào)度室，開(kāi)啟局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行供風(fēng)。

6）瓦斯檢查員每班需對(duì)回撤地點(diǎn)、巷道及工作面通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行巡查，確保巷道通風(fēng)斷面通暢、通風(fēng)設(shè)施完好，通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。發(fā)現(xiàn)工作面風(fēng)量不足時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整2-1102 巷回風(fēng)聯(lián)巷內(nèi)調(diào)節(jié)風(fēng)窗，降低風(fēng)阻，增大風(fēng)量。

7）回撤液壓支架前，工作面要提前調(diào)整好安全監(jiān)控系統(tǒng)，在回撤點(diǎn)安裝1 臺(tái)瓦斯傳感器和1 臺(tái)一氧化碳傳感器，原回風(fēng)流處傳感器不變。當(dāng)工作面變?yōu)榫植客L(fēng)系統(tǒng)時(shí)，需要調(diào)整回風(fēng)流傳感器位置，保證監(jiān)測(cè)到位。

8）加強(qiáng)防塵和防滅火工作，定期沖洗煤塵，按照防滅火設(shè)計(jì)及時(shí)開(kāi)展防滅火工作。

2.5 使用效果分析

2-110 工作面應(yīng)用負(fù)壓通風(fēng)回撤期間，工作面風(fēng)量始終保持在500 m3/min 以上，根據(jù)瓦檢員監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、安全監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、束管檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，2-110 工作面回撤期間未發(fā)生過(guò)有害氣體超限，工作面通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，工作面順利完成回撤。相比局部通風(fēng)，回撤時(shí)間由原來(lái)的26 d 縮短至16 d，有效地保證了回撤工作面的通風(fēng)安全。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)運(yùn)用回撤工作面負(fù)壓通風(fēng)技術(shù)解決了薛虎溝礦2#淺埋深復(fù)采煤回撤工作面因回撤通斷面小，局部通風(fēng)設(shè)施影響巷道有效斷面，從而影響液壓支架搬運(yùn)的問(wèn)題。全負(fù)壓回撤方式是隨著液壓支架的不斷抽出，需要在掩護(hù)架后方永久支護(hù)下及時(shí)施工木垛，確保頂板不垮落，形成有效的回風(fēng)通道，保證了風(fēng)路暢通。此項(xiàng)技術(shù)不僅解決了回撤工作面通風(fēng)和運(yùn)輸問(wèn)題，相比局部通風(fēng)，還減少了破碎頂板下的回撤通道施工量、設(shè)施維護(hù)和噪聲帶來(lái)的一系列問(wèn)題，縮短了工作面回撤時(shí)間，保證了回撤工作面通風(fēng)安全，為類(lèi)似條件下解決回撤工作面通風(fēng)問(wèn)題提供參考。