一种适用于切顶卸压110工法开采工作面的安全洁净通风系统的制作方法

本发明属于煤矿切顶卸压110工法开采技术领域，具体涉及一种适用于切顶卸压110工法开采工作面的安全洁净通风系统。

背景技术

在煤炭开采过程中，传统壁式和柱式采煤方法均需要挖掘大量巷道来保证矿井通风及物料的运输，并且为了保护巷道，防止巷道垮塌，在工作面规划时需预留大量煤柱，使得大量煤炭资源被遗留在井下，井工煤矿回采率往往只有50%-70%，井下煤柱的存在导致大量煤炭资源浪费以及开采成本升高，长此以往，对煤炭企业的发展及煤炭能源的充分利用都极为不利。

为了提高煤炭回采率，降低煤炭开采成本，切顶卸压110工法开采技术在煤矿逐渐得到应用，110工法中的第一个数字“1”为开采一个工作面，第二个数字“1”为所需掘进顺槽数量是一条，第三个数字“0”为相邻两个工作面之间的煤柱个数是0，即开采一个回采工作面，仅需掘进一条顺槽，相邻两个工作面之间无煤柱留设的开采模式。110工法以切顶卸压留巷为核心技术，工作面回采前，沿拟形成采空区侧巷壁向上施工钻孔，超前聚能爆破技术对煤层顶板进行定向切割，工作面推过后，在煤层上覆顶板及采场周期来压作用下，上覆顶板沿切顶线垮落，卸除部分顶板压力，切断上覆岩层压力传递，同时垮落的岩体在碎胀特性作用下对上覆基本顶岩梁进行支撑，进一步控制基本顶的回转和下沉变形；此外，垮落的顶板岩体自动形成巷帮，隔断采空区，切顶巷道较好的保存下来并将用于下一工作面开采，最终实现一个回采工作面仅需掘进一条巷道的采掘模式，该工法实现了工作面间的无煤柱开采，极大地提高了煤炭采出率。由于所留巷道靠近采空区侧巷壁为垮落的碎石组成，若作为回风巷道，由于矿井多采用抽出式通风系统，回风巷道内气压低于进风巷道，则留巷内气压将明显低于工作面气压，在气压差作用下，工作面风流易于流经采空区后从留巷逸出，加重采空区漏风程度，由此导致采空区内遗煤自燃风险增加，同时，逸出的风流携带了采空区内有毒有害气体，造成留巷内有毒有害气体浓度超限，此外，漏风易于导致工作面风量不足。

目前110工法开采的回采工作面多采用“y型”通风系统，即工作面两条顺槽为进风巷，工作面后方所留巷道作为回风巷，该通风系统较好的解决了隅角灾害气体超限问题，但亦存在一定的安全隐患，其一，因井下采用抽出式通风方法，初始留巷处为工作面位能最低点，工作面进风隅角为高位能区，两处气压存在一定的压力差，且留巷靠近采空区侧的巷帮为垮落煤岩块组成，具有一定的漏风通道，造就该系统存在一定的漏风隐患；其二，按照110工法开采工艺，工作面推进后，因对顶板垮落煤岩体进行阻挡并支护，这样挡矸支护人员始终处于工作面回风流中，作业区粉尘浓度大，作业环境恶劣，对人员的健康具有一定的影响。

技术实现要素：

本发明提供一种适用于切顶卸压110工法开采工作面的安全洁净通风系统，能降低采空区漏风，减弱采空区遗煤自燃危险性，能消除漏风导致的留巷内有毒有害气体浓度超限，且能改善作业人员工作环境，并能消除隅角瓦斯积聚问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种适用于切顶卸压110工法开采工作面的安全洁净通风系统，包括位于采区中央且贯穿整个采区的采区回风下山巷道与采区胶带下山巷道，采区回风下山巷道位于采区胶带下山巷道左侧，采区胶带下山巷道右侧为右翼回采工作面，采区右边界处设有贯穿整个采区的右边界轨道下山巷道，右边界轨道下山巷道兼做右边界进风巷，矿井设有均与主副井井口连通的轨道大巷、胶带大巷和总回风巷，轨道大巷紧邻采区，且采区胶带下山巷道与胶带大巷连通，右边界轨道下山巷道与轨道大巷连通，采区回风下山巷道与总回风巷连通；右翼回采工作面包括按照距离轨道大巷由近及远方向布置的已回采完毕工作面、在采工作面与待采工作面，已回采完毕工作面顶板垮落形成采空区，在采工作面开采时，在采工作面的上顺槽为已回采完毕工作面开采后的留巷，作为在采工作面的第一进风巷道，在采工作面的下顺槽包括靠近采区中央的回风巷道与靠近采区右边界的第二进风巷道，采区胶带下山巷道与在采工作面的第一进风巷道、回采工作面、回风巷道、采区回风下山巷道顺序连通，第一进风巷道内风流方向与工作面推进方向相反，右边界轨道下山巷道与第二进风巷道连通，第二进风巷道内风流方向与工作面推进方向相同，回风巷道与第二进风巷道以回采工作面和下顺槽的交点为界。

进一步地，回风巷道为开采在采工作面时挖掘的巷道，第二进风巷道为采用切顶卸压技术在回风巷道基础上所留巷道。

进一步地，在采工作面开采过程中，采用切顶卸压留巷技术对顶板进行定向切割，在恒阻大变形锚索及档杆支架作用下将回风巷道保留下来，第二进风巷道的长度随回采工作面的推进逐渐增加，在采工作面回采结束后，回风巷道完全被第二进风巷道取代，第二进风巷道贯通整个在采工作面的下顺槽，待采工作面回采工作开始时，第二进风巷道作为待采工作面的进风巷道，此时第二进风巷道内的风流方向与工作面推进方向相反，结合人工挖掘的待采工作面的下顺槽，构成待采工作面的通风系统，按此步骤依次推进，直至采区煤层开采完毕。

进一步地，第一进风巷道通过第一风门与采区胶带下山巷道相连，第一进风巷道通过第二风门与采区回风下山巷道相连，回风巷道通过第三风门与采区胶带下山巷道相连，回风巷道通过第四风门与采区回风下山巷道相连，第二进风巷道通过第五风门与右边界轨道下山巷道相连，待采工作面下顺槽分别通过第六风门、第七风门和第八风门与采区胶带下山巷道、采区回风下山巷道和右边界轨道下山巷道相连；在采工作面开采时，开启第一风门并关闭第二风门，关闭第三风门并开启第四风门，并且开启第五风门，待采工作面回采工作开始时，开启第三风门、第七风门和第八风门，并关闭第四风门和第五风门。

进一步地，采区回风下山巷道左侧为左翼回采工作面，采区左边界处设有贯穿整个采区的左边界轨道下山巷道，左边界轨道下山巷道兼做左边界进风巷，左边界轨道下山巷道与轨道大巷连通。

进一步地，采区回风下山巷道、采区胶带下山巷道、右边界轨道下山巷道与左边界轨道下山巷道两两相平行，轨道大巷、胶带大巷与总回风巷两两相平行，采区回风下山巷道与总回风巷相垂直。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明中留巷内气压和工作面气压差别不大，两者无明显气压差，不存在导致漏风的基本因素；本发明最大程度地降低了采空区漏风，减弱采空区遗煤自燃危险性；本发明消除了漏风导致的留巷内有毒有害气体浓度超限；本发明使档杆支护作业人员始终处于进风流中，降低了粉尘对作业人员的危害；本发明中留巷始终处于进风流中，对采空区内灾害气体监测和防治工作可以实时施工；本发明能解决上下隅角瓦斯超限问题，进而能防治瓦斯灾害事故的发生。

附图说明

图1为本发明中切顶卸压110工法开采工作面中在采工作面回采初期的通风系统示意图；

图2为本发明中切顶卸压110工法开采工作面中在采工作面回采中期的通风系统示意图；

图3为采区内巷道及工作面布置整体示意图；

图4为在采工作面风流路线示意图。

附图说明：1、第一进风巷道，2、回风巷道，3、第二进风巷道，4、采区胶带下山巷道，5、右边界轨道下山巷道，6、采区回风下山巷道，7、第三风门，8、第一风门，9、第二风门，10、第四风门，11、第五风门，12、轨道大巷，13、胶带大巷，14、总回风巷，15、回采工作面，16、左边界轨道下山巷道，17、已回采完毕工作面，18、在采工作面，19、待采工作面，20、第六风门，21、第七风门，22、第八风门。

具体实施方式

如图3所示，一种适用于切顶卸压110工法开采工作面的安全洁净通风系统，包括位于采区中央且贯穿整个采区的采区回风下山巷道6与采区胶带下山巷道4，采区回风下山巷道6位于采区胶带下山巷道4左侧，采区胶带下山巷道4右侧为右翼回采工作面，采区右边界处设有贯穿整个采区的右边界轨道下山巷道5，右边界轨道下山巷道5兼做右边界进风巷，采区回风下山巷道6左侧为左翼回采工作面，采区左边界处设有贯穿整个采区的左边界轨道下山巷道16，左边界轨道下山巷道16兼做左边界进风巷，矿井设有均与主副井井口连通的轨道大巷12、胶带大巷13和总回风巷14，轨道大巷12紧邻采区，且采区胶带下山巷道4与胶带大巷13连通，左边界轨道下山巷道16和右边界轨道下山巷道5均与轨道大巷12连通，采区回风下山巷道6与总回风巷14连通；右翼回采工作面包括按照距离轨道大巷12由近及远方向布置的已回采完毕工作面17、在采工作面18与待采工作面19，已回采完毕工作面17顶板垮落形成采空区，采区胶带下山巷道4、右边界轨道下山巷道5与采区回风下山巷道6这三条下山巷道为采区右侧的已回采完毕工作面17、在采工作面18与待采工作面19服务。

在采工作面18开采时，在采工作面18的上顺槽为已回采完毕工作面17开采后的留巷，即第一进风巷道1，在采工作面18的下顺槽包括靠近采区中央的回风巷道2与靠近采区右边界的第二进风巷道3，回风巷道2为开采在采工作面18时挖掘的巷道，第二进风巷道3为采用切顶卸压技术在回风巷道2基础上所留巷道，采区胶带下山巷道4与在采工作面18的第一进风巷道1、回采工作面15、回风巷道2、采区回风下山巷道6顺序连通，第一进风巷道1内风流方向与工作面推进方向相反，右边界轨道下山巷道5与第二进风巷道3连通，第二进风巷道3内风流方向与工作面推进方向相同，回风巷道2与第二进风巷道3为动态变化巷道，随着回采工作面15的推进，第二进风巷道3长度增加，回风巷道2长度减少，回风巷道2与第二进风巷道3以回采工作面15和下顺槽的交点为界。

其中，

第一进风巷道1通过第一风门8与采区胶带下山巷道4相连，第一进风巷道1通过第二风门9与采区回风下山巷道6相连，回风巷道2通过第三风门7与采区胶带下山巷道4相连，回风巷道2通过第四风门10与采区回风下山巷道6相连，第二进风巷道3通过第五风门11与右边界轨道下山巷道5相连，在采工作面18开采时，开启第一风门8并关闭第二风门9，关闭第三风门7并开启第四风门10，并且开启第五风门11，如图1所示，在采工作面18回采初期，第二进风巷道3的范围为第五风门11至回采工作面15之间的巷道，此时第二进风巷道3内风流方向与工作面推进方向相同，如图2所示，随着工作面的推进，采用切顶卸压留巷技术对顶板进行定向切割，在恒阻大变形锚索及档杆支架作用下将回风巷道2保留下来，第二进风巷道3的长度随回采工作面15的推进逐渐增加；

在采工作面18回采结束后，回风巷道2完全被第二进风巷道3取代，第二进风巷道3贯通整个在采工作面18的下顺槽，待采工作面19回采工作开始时，第二进风巷道3作为待采工作面19的进风巷道，此时第二进风巷道3内的风流方向与工作面推进方向相反，结合人工挖掘的待采工作面19的下顺槽，构成待采工作面19的通风系统，按此步骤依次推进，直至采区煤层开采完毕，其中待采工作面19下顺槽分别通过第六风门20、第七风门21和第八风门22与采区胶带下山巷道4、采区回风下山巷道6和右边界轨道下山巷道5相连，待采工作面19回采工作开始时，开启第三风门7、第七风门21和第八风门22，并关闭第四风门10和第五风门11。

其中，采区回风下山巷道6、采区胶带下山巷道4、右边界轨道下山巷道5与左边界轨道下山巷道16两两相平行，轨道大巷12、胶带大巷13与总回风巷14两两相平行，采区回风下山巷道6与总回风巷14相垂直。

下面以正在回采的在采工作面18为例，对适用于切顶卸压110工法开采工作面的安全洁净通风系统的通风路线进行说明：

如图4所示，在采工作面18采用本发明提出的两进一回安全洁净通风系统，新鲜风流分为两路进入采区。第一路：新鲜风流经胶带大巷13至采区胶带下山巷道4，通过第一风门8进入第一进风巷道1，清洗回采工作面15；第二路：新鲜风流经轨道大巷12至右边界轨道下山巷道5，通过第五风门11进入第二进风巷道3。两股进风流于在采工作面18隅角处汇合形成回风风流，回风风流由回风巷道2经第四风门10进入采区回风下山巷道6，然后进入总回风巷14排出矿井。