CN101498225A - 一种放顶煤工作面u+i型通风系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种放顶煤工作面U+I型通风系统,是现有技术U型、U+L型和E(或B)型巷道布置与通风系统的改进,放顶煤工作面进风顺槽和回风顺槽沿煤层底板布置,在回风顺槽靠近采区回风大巷附近安设调节风门,控制U+I型通风系统的合理通风参数,主要特点是沿与回风顺槽平行并外错回风顺槽0~5m并联布置顶板排风巷,形成“一进二回”的U+I型通风系统。本发明为从根本上解决放顶煤工作面上段、上隅角和采空区的瓦斯与煤尘积聚,特别是上隅角上部空间瓦斯与煤尘的积聚提供了安全、高效的通风系统,并为实现小煤柱放顶煤开采,提高煤炭回收率创造了良好的力学环境。

Description

一种放顶煤工作面U+I型通风系统
技术领域
本发明涉及一种厚煤层放顶煤开采巷道布置方式,属厚煤层放顶煤开采技术领域,具体是一种放顶煤工作面顶板排风巷位置的改进。
背景技术
目前,5m以上的厚煤层有90%以上都采用放顶煤方法开采,这种放顶煤开采方法也有不足之处,如丢煤多,煤炭回收率较低等,特别是瓦斯、煤尘、煤炭自燃等都依然严重威胁着放顶煤工作面的安全生产。设计合理的供风量和通风系统,是解决放顶煤工作面瓦斯、煤尘和煤自燃的最有效方式之一。为实现放顶煤工作面的安全生产,现在放顶煤工作面的通风系统已对传统布置在工作面底层的进风顺槽进风,经过回采工作空间,由布置在底层的回风顺槽将污风排进矿井总回风巷的U型通风系统进行了许多改进,包括如下几种形式:
U+L型通风系统包括U型通风系统和与工作面底层的回风顺槽平行的同层位、间隔15~35m的尾巷;
J型通风系统包括U型通风系统和U型通风系统的回风巷在进入采空区后继续维护留用的专用排瓦斯巷,以及放水巷。如中国发明专利公开号CN1412416A公开的U型通风系统;
E(或B)型通风系统包括U型通风系统和在进风顺槽和回风顺槽之间布置的通风联络巷,以及与回风顺槽平行并内错回风顺槽并联布置的顶板瓦斯排放巷。如中国发明专利公开号CN1648412A公开的E(或B)型通风系统。
然而,生产实践证明:U+L型通风系统虽然在一定程度上缓解了底层割煤工作面瓦斯超限和上隅角瓦斯积聚对生产的威胁,但也存在工作面及其上隅角高位瓦斯积聚的问题,不能有效地防止瓦斯与粉尘在放顶煤工作面上部空间的积聚,而且还增加了一条底层巷道的维护工程量(由于受工作面的采动影响,底层瓦斯巷的维护相当困难),并增加了护巷煤柱损失。
J型通风系统虽然也提供了一种“一进两排”的通风方式,但需要在采空区安装三角形支架保留通道,通过在采空区保留的通道与专门设置的放水巷相通。这种通风系统在采空区保留通道,一方面增加了维护费用,另一方面须有布置排水巷的必要和适合布置排水巷的开采条件(工作面仰斜推进)。更为重要的是,与U+L型通风系统一样,排风巷均沿工作面底板布置,不能有效排放工作面、上隅角及其采空区上部空间积聚的瓦斯。由于瓦斯质量轻,一般先充满放顶煤工作面的上部空间,一遇顶板断裂失稳或大面积垮落情况,高浓度的瓦斯将涌向采场工作空间,对采场安全造成威胁。
E(或B)型通风系统虽然沿煤层顶板布置了专用的顶层排瓦斯巷,但有三个缺点:
①顶层瓦斯巷内错回风顺槽布置,有些在工作面中部,有些内错回风顺槽15~20m,这就导致了不能有效排放上段工作面、上隅角及其相应采空区上部空间积聚的瓦斯。
②位于工作面前方煤体集中应力区、塑性破坏区,顶层瓦斯巷容易发生支架和围岩(煤)坍塌,通风断面遭到堵塞,使该巷道的风流通过能力和有效排放瓦斯的半径大幅度减小,其排瓦斯的可靠性变差。
③当顶煤较薄时,容易造成顶层瓦斯巷之下的支架上方发生漏顶,影响工作面的正常生产,并且不利于安全生产。
发明内容
本发明的目的是克服了现有技术的缺陷,根据厚煤层放顶煤开采的特点,提供了一种能够从根本上解决放顶煤工作面上段的上部空间,特别是上隅角及其采空区上部空间瓦斯积聚的隐患,并可以为实现小煤柱或无煤柱放顶煤开采创造良好的技术条件的放顶煤工作面U+I型通风系统。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种放顶煤工作面U+I型通风系统,包括:沿煤层底板布置的采煤工作面的进风顺槽、回风顺槽、进风大巷、回风大巷及调节风门;所述的进风顺槽及回风顺槽分别与采区进风大巷及回风大巷相连通;所述的回风顺槽中靠采区回风大巷附近安装调节风门;其特征是:
A、该通风系统中还设有沿煤层顶板外错底层回风顺槽布置与掘进的顶层排风巷;
B、所述的顶层排风巷与底层回风顺槽之间在靠近采区回风大巷附近设有联络斜巷;
C、所述的顶层排风巷与回采工作面的采空区之间设有联络通道,联络通道的长度为顶层排风巷与底层回风顺槽之间的水平距离;其中:当回采工作面推过联络通道以后,由于顶煤的垮落,顶层排风巷便与工作面采空区连通。
所述的顶层排风巷与回风顺槽的水平距离为B,根据煤层厚度与硬度、顶板完整性、巷道断面与支护方式确定距离B的尺寸大小,一般水平距离B=0~10m。
所述的联络通道沿顶层排风巷的长度方向每隔30~50m设置一个。
本发明是现有技术U型通风系统、U+L型通风系统和E(或B)型通风系统巷道布置的改进,从根本上解决放顶煤工作面上隅角瓦斯和煤尘的积聚,特别是上隅角上部空间瓦斯和煤尘的积聚。本发明的优点:
1、与现有的U型、U+L型和J型通风系统比较,可以有效排出放顶煤工作面上部空间的瓦斯与煤尘,消除放顶煤工作面上部空间高浓度瓦斯与煤尘的积聚。可以实现放顶煤工作面上部空间和下部空间瓦斯与煤尘的分源处理。工作面全长上部空间的瓦斯由外错下部回风顺槽的顶层排风巷排出,下部空间的瓦斯和煤尘由下部回风顺槽排出。根据工作面上部空间和下部空间瓦斯和煤尘的产生量和上部排瓦斯巷允许的瓦斯与煤尘浓度,通过调节风门控制两条排风巷通过的风量和风压。
2、与现有的E(或B)型通风系统比较,可以更可靠地消除放顶煤工作面上段、上隅角及其采空区上部空间的瓦斯与煤尘的积聚。放顶煤工作面的高浓度瓦斯主要积聚在工作面的上部空间,特别是工作面上段的上部空间和上隅角以及采空区的上部空间,而现有的E(或B)型通风系统的顶层瓦斯巷内错底层的回风顺槽布置,一般要求顶层瓦斯巷布置在工作面中部,或内错回风顺槽15~20m。因此,本发明提出的U+I型通风系统的巷道布置,为放顶煤工作面从根本上消除瓦斯与煤尘爆炸,消除工作面上段采空区浮煤自燃提供了更可靠的技术保证,这一点是本发明最突出的优点。
3、与现有的E(或B)型通风系统比较,也消除了因工作面前方煤体应力集中区、塑性破坏区对顶层瓦斯巷的破坏导致的围岩(煤)坍塌,造成的顶层瓦斯巷通风断面堵塞,也提高了放顶煤工作面排放瓦斯与煤尘的可靠性。
本发明顶层排风巷在在回采工面的外侧,也防止了当顶煤较薄时造成的顶层瓦斯巷之下的工作面支架上方发生漏顶现象,确保了工作面的正常与安全生产。
4、顶层瓦斯巷外错底层回风巷布置,可以在底层回风巷外侧煤体中形成一个顶板卸压带,有利于下一个工作面底层进风巷在本工作面顶层排风巷之下或外侧附近布置,实现放顶煤开采小煤柱护巷。为实现放顶煤工作面小煤柱开采创造了良好的力学条件。
附图说明:
图1为本发明放顶煤工作面U+I型通风系统的示意图。
图2为图1的I—I剖视图。
图中:煤层底板1、煤层顶板2、回采工作面进风顺槽3、回采工作面回风顺槽4、回采工作面5、顶层排风巷6、顶层排风巷与工作面采空区之间的联络通道7、采区(矿井)进风大巷8、采区(矿井)回风大巷9、调节风门10、风门11、由底层回风顺槽到顶层排风巷的联络斜巷12、工作面停采线13。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的具体实施方案。
如图1和图2所示,本发明放顶煤工作面U+I型通风系统的示意图。放顶煤工作面U+I型通风系统,包括有以下几个部分:
1、放顶煤工作面进风顺槽和回风顺槽沿煤层底板布置,并且分别与采区(或矿井)进风大巷和回风大巷连通,在底层回风顺槽上与进风大巷连通的附近设有风门11,由此形成放顶煤工作面底层采煤生产的基本通风系统。
2、在底层回风顺槽中距回风大巷约为10~20m左右向工作面外侧开掘有水平联络巷,平联络巷至距回风顺槽的垂直距离为2~5m时,平行回风顺槽倾斜向上30°~45°开掘斜巷至煤层顶板,然后平行回风顺槽向前掘进形成工作面顶层排风巷。在顶层排风巷中,每隔30~50m,向工作面侧掘进顶层排风巷与工作面采空区之间的联络通道,联络通道的长度为顶层排风巷与底层回风顺槽之间的水平距离。当工作面推过联络通道以后,由于顶煤的垮落,顶层排风巷便与工作面采空区连通。
3、按照生产要求确定放顶煤工作面底层的进风顺槽和回风顺槽的断面大小,进风顺槽和回风顺槽的断面一般为宽×高=4m×3m左右,为U型通风系统。顶层排风巷为小断面,顶层排风巷的断面一般为宽×高=2m×2m左右,为I型通风系统。本发明实际上是U型通风系统与为I型通风系统的组合,形成“一进二回”通风系统,可称之为U+I新型通风系统。
在生产中根据对顶层排风巷和底层回风顺槽中瓦斯和粉尘浓度的相关规定,通过理论计算和实践,确定U+I新型通风系统的合理通风参数(如风量、风速和风压等)。
4、在回风顺槽的出口处设有调节风门,通过调节风门控制顶层排风巷与回风顺槽的风量、风速和风压的大小。
本发明放顶煤工作面U+I型通风系统充分利用了顶层排风巷允许瓦斯和粉尘浓度高的条件,减小工作面供风量,减低风速,优化生产环境。在工作面可利用矿井现有的安全综合监控系统,对工作面通风参数进行实时监控,保证通风系统稳定可靠。

Claims (3)

1、一种放顶煤工作面U+I型通风系统,包括:沿煤层底板(1)布置的采煤工作面(5)的进风顺槽(3)、回风顺槽(4)、进风大巷(8)、回风大巷(9)及调节风门(10);所述的进风顺槽及回风顺槽分别与采区进风大巷及回风大巷相连通;所述的回风顺槽中靠采区回风大巷附近安装调节风门;其特征是:
A、该通风系统中还设有沿煤层顶板(2)外错底层回风顺槽布置与掘进的顶层排风巷(6);
B、所述的顶层排风巷与底层回风顺槽之间在靠近采区回风大巷附近还设有联络斜巷(12);
C、所述的顶层排风巷与回采工作面的采空区之间设有联络通道(7),联络通道的长度为顶层排风巷与底层回风顺槽之间的水平距离。
2、根据权利要求1所述的一种放顶煤工作面U+I型通风系统,其特征在于:所述的顶层排风巷(6)与回风顺槽(4)的水平距离为B,根据煤层厚度与硬度、顶板完整性、巷道断面与支护方式确定距离B尺寸大小,一般水平距离B=0~10m。
3、根据权利要求1所述的一种放顶煤工作面U+I型通风系统,,其特征在于:所述的联络通道(7)沿顶层排风巷(6)的长度方向每隔30~50m设置一个。
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