專利名稱：一種放頂煤工作面u+i型通風(fēng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種厚煤層放頂煤開采巷道布置方式，屬厚煤層放頂煤開采技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種放頂煤工作面頂板排風(fēng)巷位置的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
目前，5m以上的厚煤層有9(m以上都采用放頂煤方法開采，這種放頂煤開采方法也有不足之處，如丟煤多，煤炭回收率較低等，特別是瓦斯、煤塵、煤炭自燃等都依然嚴(yán)重威脅著放頂煤工作面的安全生產(chǎn)。設(shè)計(jì)合理的供風(fēng)量和通風(fēng)系統(tǒng)，是解決放頂煤工作面瓦斯、煤塵和煤自燃的最有效方式之一。為實(shí)現(xiàn)放頂煤工作面的安全生產(chǎn)，現(xiàn)在放頂煤工作面的通風(fēng)系統(tǒng)已對(duì)傳統(tǒng)布置在工作面底層的進(jìn)風(fēng)順槽進(jìn)風(fēng)，經(jīng)過回采工作空間，由布置在底層的回風(fēng)順槽將污風(fēng)排進(jìn)礦井總回風(fēng)巷的U型通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了許多改進(jìn)，包括如下幾種形式
U+L型通風(fēng)系統(tǒng)包括U型通風(fēng)系統(tǒng)和與工作面底層的回風(fēng)順槽平行的同層位、間隔15 35m的尾巷;
J型通風(fēng)系統(tǒng)包括U型通風(fēng)系統(tǒng)和U型通風(fēng)系統(tǒng)的回風(fēng)巷在進(jìn)入采空區(qū)后繼續(xù)維護(hù)留用的專用排瓦斯巷，以及放水巷。如中國發(fā)明專利公開號(hào)CN1412416A公開的U型通風(fēng)系統(tǒng)；
E (或B)型通風(fēng)系統(tǒng)包括U型通風(fēng)系統(tǒng)和在進(jìn)風(fēng)順槽和回風(fēng)順槽之間布置
的通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷，以及與回風(fēng)順槽平行并內(nèi)錯(cuò)回風(fēng)順槽并聯(lián)布置的頂板瓦斯排放巷。如中國發(fā)明專利公開號(hào)CN1648412A公開的E (或B)型通風(fēng)系統(tǒng)。
然而，生產(chǎn)實(shí)踐證明U+L型通風(fēng)系統(tǒng)雖然在一定程度上緩解了底層割煤工作面瓦斯超限和上隅角瓦斯積聚對(duì)生產(chǎn)的威脅，但也存在工作面及其上隅角高位瓦斯積聚的問題，不能有效地防止瓦斯與粉塵在放頂煤工作面上部空間的積聚，而且還增加了一條底層巷道的維護(hù)工程量(由于受工作面的采動(dòng)影響，底層瓦斯巷的維護(hù)相當(dāng)困難)，并增加了護(hù)巷煤柱損失。
J型通風(fēng)系統(tǒng)雖然也提供了一種"一進(jìn)兩排"的通風(fēng)方式，但需要在采空區(qū)安裝三角形支架保留通道，通過在采空區(qū)保留的通道與專門設(shè)置的放水巷相通。這種通風(fēng)系統(tǒng)在采空區(qū)保留通道， 一方面增加了維護(hù)費(fèi)用，另一方面須有布置排水巷的必要和適合布置排水巷的開采條件(工作面仰斜推進(jìn))。更為重要的是，與U-L型通風(fēng)系統(tǒng)一樣，排風(fēng)巷均沿工作面底板布置，不能有效排放工作面、上隅角及其采空區(qū)上部空間積聚的瓦斯。由于瓦斯質(zhì)量輕， 一般先充滿放頂煤工作面的上部空間， 一遇頂板斷裂失穩(wěn)或大面積垮落情況，高濃度的瓦斯將涌向采場(chǎng)工作空間，對(duì)采場(chǎng)安全造成威脅。
E (或B)型通風(fēng)系統(tǒng)雖然沿煤層頂板布置了專用的頂層排瓦斯巷，但有三
個(gè)缺點(diǎn)
① 頂層瓦斯巷內(nèi)錯(cuò)回風(fēng)順槽布置，有些在工作面中部，有些內(nèi)錯(cuò)回風(fēng)順槽
15 20m，這就導(dǎo)致了不能有效排放上段工作面、上隅角及其相應(yīng)采空區(qū)上部空間積聚的瓦斯。
② 位于工作面前方煤體集中應(yīng)力區(qū)、塑性破壞區(qū)，頂層瓦斯巷容易發(fā)生支架和圍巖(煤)坍塌，通風(fēng)斷面遭到堵塞，使該巷道的風(fēng)流通過能力和有效排放瓦斯的半徑大幅度減小，其排瓦斯的可靠性變差。
③ 當(dāng)頂煤較薄時(shí)，容易造成頂層瓦斯巷之下的支架上方發(fā)生漏頂，影響工作面的正常生產(chǎn)，并且不利于安全生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，根據(jù)厚煤層放頂煤開采的特點(diǎn)，提供了一種能夠從根本上解決放頂煤工作面上段的上部空間，特別是上隅角及其采空區(qū)上部空間瓦斯積聚的隱患，并可以為實(shí)現(xiàn)小煤柱或無煤柱放頂煤開采創(chuàng)造良好的技術(shù)條件的放頂煤工作面U+I型通風(fēng)系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種放頂煤工作面U-1型通風(fēng)系統(tǒng)，包括沿煤層底板布置的采煤工作面的進(jìn)風(fēng)順槽、回風(fēng)順槽、進(jìn)風(fēng)大巷、回風(fēng)大巷及調(diào)節(jié)風(fēng)門；所述的進(jìn)風(fēng)順槽及回風(fēng)順槽分別與采區(qū)進(jìn)風(fēng)大巷及回風(fēng)大巷相連通；所述的回風(fēng)順槽中靠采區(qū)回風(fēng)大巷附近安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門；其特征是
4A、 該通風(fēng)系統(tǒng)中還設(shè)有沿煤層頂板外錯(cuò)底層回風(fēng)順槽布置與掘進(jìn)的頂層排風(fēng)巷；
B、 所述的頂層排風(fēng)巷與底層回風(fēng)順槽之間在靠近采區(qū)回風(fēng)大巷附近設(shè)有聯(lián)絡(luò)斜巷；
C、 所述的頂層排風(fēng)巷與回采工作面的采空區(qū)之間設(shè)有聯(lián)絡(luò)通道，聯(lián)絡(luò)通道的長度為頂層排風(fēng)巷與底層回風(fēng)順槽之間的水平距離；其中當(dāng)回采工作面推過聯(lián)絡(luò)通道以后，由于頂煤的垮落，頂層排風(fēng)巷便與工作面采空區(qū)連通。
所述的頂層排風(fēng)巷與回風(fēng)順槽的水平距離為B，根據(jù)煤層厚度與硬度、頂板完整性、巷道斷面與支護(hù)方式確定距離B的尺寸大小， 一般水平距離B=0 10m。
所述的聯(lián)絡(luò)通道沿頂層排風(fēng)巷的長度方向每隔30 50m設(shè)置一個(gè)。本發(fā)明是現(xiàn)有技術(shù)U型通風(fēng)系統(tǒng)、U+L型通風(fēng)系統(tǒng)和E (或B)型通風(fēng)系統(tǒng)
巷道布置的改進(jìn)，從根本上解決放頂煤工作面上隅角瓦斯和煤塵的積聚，特別
是上隅角上部空間瓦斯和煤塵的積聚。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
1、 與現(xiàn)有的U型、U+L型和J型通風(fēng)系統(tǒng)比較，可以有效排出放頂煤工作面上部空間的瓦斯與煤塵，消除放頂煤工作面上部空間高濃度瓦斯與煤塵的積聚?？梢詫?shí)現(xiàn)放頂煤工作面上部空間和下部空間瓦斯與煤塵的分源處理。工作面全長上部空間的瓦斯由外錯(cuò)下部回風(fēng)順槽的頂層排風(fēng)巷排出，下部空間的瓦斯和煤塵由下部回風(fēng)順槽排出。根據(jù)工作面上部空間和下部空間瓦斯和煤塵的產(chǎn)生量和上部排瓦斯巷允許的瓦斯與煤塵濃度，通過調(diào)節(jié)風(fēng)門控制兩條排風(fēng)巷通過的風(fēng)量和風(fēng)壓。
2、 與現(xiàn)有的E (或B)型通風(fēng)系統(tǒng)比較，可以更可靠地消除放頂煤工作面上段、上隅角及其采空區(qū)上部空間的瓦斯與煤塵的積聚。放頂煤工作面的高濃度瓦斯主要積聚在工作面的上部空間，特別是工作面上段的上部空間和上隅角以及采空區(qū)的上部空間，而現(xiàn)有的E (或B)型通風(fēng)系統(tǒng)的頂層瓦斯巷內(nèi)錯(cuò)底層的回風(fēng)順槽布置，一般要求頂層瓦斯巷布置在工作面中部，或內(nèi)錯(cuò)回風(fēng)順槽15 20m。因此，本發(fā)明提出的U，I型通風(fēng)系統(tǒng)的巷道布置，為放頂煤工作面從根本上消除瓦斯與煤塵爆炸，消除工作面上段采空區(qū)浮煤自燃提供了更可靠的技術(shù)保證，這一點(diǎn)是本發(fā)明最突出的優(yōu)點(diǎn)。
3、 與現(xiàn)有的E (或B)型通風(fēng)系統(tǒng)比較，也消除了因工作面前方煤體應(yīng)力集中區(qū)、塑性破壞區(qū)對(duì)頂層瓦斯巷的破壞導(dǎo)致的圍巖(煤)坍塌，造成的頂層瓦斯巷通風(fēng)斷面堵塞，也提高了放頂煤工作面排放瓦斯與煤塵的可靠性。
本發(fā)明頂層排風(fēng)巷在在回采工面的外側(cè)，也防止了當(dāng)頂煤較薄時(shí)造成的頂層瓦斯巷之下的工作面支架上方發(fā)生漏頂現(xiàn)象，確保了工作面的正常與安全生廣'一。
4、 頂層瓦斯巷外錯(cuò)底層回風(fēng)巷布置，可以在底層回風(fēng)巷外側(cè)煤體中形成一個(gè)頂板卸壓帶，有利于下一個(gè)工作面底層進(jìn)風(fēng)巷在本工作面頂層排風(fēng)巷之下或外側(cè)附近布置，實(shí)現(xiàn)放頂煤開采小煤柱護(hù)巷。為實(shí)現(xiàn)放頂煤工作面小煤柱開采創(chuàng)造了良好的力學(xué)條件。


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圖1為本發(fā)明放頂煤工作面U+I型通風(fēng)系統(tǒng)的示意圖。圖2為圖1的I一I剖視圖。
圖中煤層底板l、煤層頂板2、回采工作面進(jìn)風(fēng)順槽3、回采工作面回風(fēng)順槽4、回采工作面5、頂層排風(fēng)巷6、頂層排風(fēng)巷與工作面采空區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)通道7、采區(qū)(礦井)進(jìn)風(fēng)大巷8、采區(qū)(礦井)回風(fēng)大巷9、調(diào)節(jié)風(fēng)門10、風(fēng)門ll、由底層回風(fēng)順槽到頂層排風(fēng)巷的聯(lián)絡(luò)斜巷12、工作面停采線13。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方案。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明放頂煤工作面U+I型通風(fēng)系統(tǒng)的示意圖。放頂
煤工作面U-I型通風(fēng)系統(tǒng)，包括有以下幾個(gè)部分
1、 放頂煤工作面進(jìn)風(fēng)順槽和回風(fēng)順槽沿煤層底板布置，并且分別與采區(qū)(或礦井)進(jìn)風(fēng)大巷和回風(fēng)大巷連通，在底層回風(fēng)順槽上與進(jìn)風(fēng)大巷連通的附近設(shè)有風(fēng)門11，由此形成放頂煤工作面底層采煤生產(chǎn)的基本通風(fēng)系統(tǒng)。
2、 在底層回風(fēng)順槽中距回風(fēng)大巷約為10 20m左右向工作面外側(cè)開掘有水
6平聯(lián)絡(luò)巷，平聯(lián)絡(luò)巷至距回風(fēng)順槽的垂直距離為2 5m時(shí)，平行回風(fēng)順槽傾斜向上30° 45°開掘斜巷至煤層頂板，然后平行回風(fēng)順槽向前掘進(jìn)形成工作面頂層排風(fēng)巷。在頂層排風(fēng)巷中，每隔30 50m，向工作面?zhèn)染蜻M(jìn)頂層排風(fēng)巷與工作面采空區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)通道，聯(lián)絡(luò)通道的長度為頂層排風(fēng)巷與底層回風(fēng)順槽之間的水平距離。當(dāng)工作面推過聯(lián)絡(luò)通道以后，由于頂煤的垮落，頂層排風(fēng)巷便與工作面采空區(qū)連通。
3、 按照生產(chǎn)要求確定放頂煤工作面底層的進(jìn)風(fēng)順槽和回風(fēng)順槽的斷面大小，進(jìn)風(fēng)順槽和回風(fēng)順槽的斷面一般為寬X高::4mX 3m左右，為U型通風(fēng)系統(tǒng)。頂層排風(fēng)巷為小斷面，頂層排風(fēng)巷的斷面一般為寬X高2mX2m左右，為I型通風(fēng)系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)際上是U型通風(fēng)系統(tǒng)與為I型通風(fēng)系統(tǒng)的組合，形成"一進(jìn)二回"通風(fēng)系統(tǒng)，可稱之為UH新型通風(fēng)系統(tǒng)。
在生產(chǎn)中根據(jù)對(duì)頂層排風(fēng)巷和底層回風(fēng)順槽中瓦斯和粉塵濃度的相關(guān)規(guī)定，通過理論計(jì)算和實(shí)踐，確定U+I新型通風(fēng)系統(tǒng)的合理通風(fēng)參數(shù)(如風(fēng)量、風(fēng)速和風(fēng)壓等)。
4、 在回風(fēng)順槽的出口處設(shè)有調(diào)節(jié)風(fēng)門，通過調(diào)節(jié)風(fēng)門控制頂層排風(fēng)巷與回風(fēng)順槽的風(fēng)量、風(fēng)速和風(fēng)壓的大小。
本發(fā)明放頂煤工作面IHI型通風(fēng)系統(tǒng)充分利用了頂層排風(fēng)巷允許瓦斯和粉塵濃度高的條件，減小工作面供風(fēng)量，減低風(fēng)速，優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境。在工作面可利用礦井現(xiàn)有的安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)工作面通風(fēng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
權(quán)利要求
1、一種放頂煤工作面U+I型通風(fēng)系統(tǒng)，包括沿煤層底板(1)布置的采煤工作面(5)的進(jìn)風(fēng)順槽(3)、回風(fēng)順槽(4)、進(jìn)風(fēng)大巷(8)、回風(fēng)大巷(9)及調(diào)節(jié)風(fēng)門(10)；所述的進(jìn)風(fēng)順槽及回風(fēng)順槽分別與采區(qū)進(jìn)風(fēng)大巷及回風(fēng)大巷相連通；所述的回風(fēng)順槽中靠采區(qū)回風(fēng)大巷附近安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門；其特征是A、該通風(fēng)系統(tǒng)中還設(shè)有沿煤層頂板(2)外錯(cuò)底層回風(fēng)順槽布置與掘進(jìn)的頂層排風(fēng)巷(6)；B、所述的頂層排風(fēng)巷與底層回風(fēng)順槽之間在靠近采區(qū)回風(fēng)大巷附近還設(shè)有聯(lián)絡(luò)斜巷(12)；C、所述的頂層排風(fēng)巷與回采工作面的采空區(qū)之間設(shè)有聯(lián)絡(luò)通道(7)，聯(lián)絡(luò)通道的長度為頂層排風(fēng)巷與底層回風(fēng)順槽之間的水平距離。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種放頂煤工作面U二工型通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于 所述的頂層排風(fēng)巷(6)與回風(fēng)順槽(4)的水平距離為B，根據(jù)煤層厚度與硬 度、頂板完整性、巷道斷面與支護(hù)方式確定距離B尺寸大小， 一般水平距離B二0 10m。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種放頂煤工作面U+I型通風(fēng)系統(tǒng)，，其特征在 于所述的聯(lián)絡(luò)通道(7)沿頂層排風(fēng)巷(6)的長度方向每隔30 50m設(shè)置一 水
全文摘要
本發(fā)明提供了一種放頂煤工作面U+I型通風(fēng)系統(tǒng)，是現(xiàn)有技術(shù)U型、U+L型和E(或B)型巷道布置與通風(fēng)系統(tǒng)的改進(jìn)，放頂煤工作面進(jìn)風(fēng)順槽和回風(fēng)順槽沿煤層底板布置，在回風(fēng)順槽靠近采區(qū)回風(fēng)大巷附近安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，控制U+I型通風(fēng)系統(tǒng)的合理通風(fēng)參數(shù)，主要特點(diǎn)是沿與回風(fēng)順槽平行并外錯(cuò)回風(fēng)順槽0～5m并聯(lián)布置頂板排風(fēng)巷，形成“一進(jìn)二回”的U+I型通風(fēng)系統(tǒng)。本發(fā)明為從根本上解決放頂煤工作面上段、上隅角和采空區(qū)的瓦斯與煤塵積聚，特別是上隅角上部空間瓦斯與煤塵的積聚提供了安全、高效的通風(fēng)系統(tǒng)，并為實(shí)現(xiàn)小煤柱放頂煤開采，提高煤炭回收率創(chuàng)造了良好的力學(xué)環(huán)境。
文檔編號(hào)E21C41/00GK101498225SQ20091007382
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者劉忠峰, 康天合, 李義寶, 楊永康, 柴肇云, 東 王, 開 王, 魯 高, 偉 魯 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)