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王彦凯、李桦[3]和冯耀挺[4]等人认为U+L型采煤工作面上隅角的瓦斯浓度与回风流中的瓦斯浓度存在着正比关系,并对U+L型通风方式工作面的需风量进行了计算;

程远平[5]仅分析了Y通风方式的配风关系.上述文章均没有对U+L型通风的通风特性进行深入研究,本文在此基础上对U+L型通风方式的进风巷与尾巷的风量配比和风排瓦斯效率从空间瓦斯分布的角度进行较为深入的探讨. U+L型通风方式风量计算 U+L型通风方式适用于瓦斯大部分来源于采空区的采煤工作面,依上面分析,上隅角瓦斯将被分流到尾巷中,从而使其控制在许可范围内.瓦斯涌出量在空间分布上可分为两部分:一部分为从采面涌出的瓦斯;

一部分是从采空区涌出的瓦斯.所以U+L型通风方式配风为: 进风巷配风量: =,m3/min (1) 尾巷配风量: ,m3/min (2) U+L型通风方式配风量: (3) 回风巷风量: (4) 式中 ――U+L型通风的绝对瓦斯涌出量,m3/min;

――工作面瓦斯涌出百分比,%;

――采空区瓦斯涌出百分比,%;

――采面瓦斯涌出不均衡系数(正常生产条件下,连续观测1个月,日最大绝对瓦斯涌出量与月平均瓦斯绝对涌出量的比值)[7],一般由实测获得,无实测数据时,取=1.2~2.1;

――工作面漏风率,即从工作面漏向采空区的风量与工作面进风量的比值,%;

――工作面瓦斯浓度,%;

――尾巷瓦斯浓度,%. 依据《煤矿安全规程》规定,采区进风巷允许风速值为0.25m/s~6m/s,瓦斯浓度不超过0.5%;

尾巷风速不低于0.5 m/s,瓦斯浓度不超过2.5%;

回风巷允许风速值为0.25m/s~6m/s.所以、和还应满足以下条件: (5) (6) (7) 式中 ――进风巷平均断面,m2;

―― 尾巷平均断面,m2;

――回风巷平均断面,m2. 超过上述条件,就应加强瓦斯抽放,或改变通风方式等措施以使其达到《规程》要求. 取=1%,=2.5%,=1-,式(3)可化为 = 、(0,1) (8) 由式(8)可以看出,在瓦斯涌出量和采面瓦斯涌出不均衡系数保持不变的情况下,U+L型通风方式需风量为取决于工作面漏风率和工作面瓦斯涌出百分率,而且与之成反比. 若取=1.5,式(8)两侧同除以 后可化为 、(0,1) (9) 是工作面总风量与工作面排出瓦斯总量的比值,反映了综放工作面风排瓦斯效率,其值越大,效率越低;

其值越小,效率越高.以、和分别为X、Y和Z轴,则可以得到以下图形: 图2 风排瓦斯效率 Fig.2 Gas drainage efficiency 分析图2可以看出,在区间(0,1)上,U+L型风排瓦斯效率均随着、的增大而减小.实际上,采空区瓦斯涌出量并不是一成不变的,如果能在实际工作中能够总结出漏风量与采空区瓦斯涌出量关系的经验公式,可以代入式(9)中,即可得到较为真实的风排瓦斯效率变化趋势图. U+L型通风方式风量配比计算 设U+L型通风的进风巷与尾巷的配风比为,则10) 由式(10)可知,在瓦斯浓度上限(、)一定的情况下,风量配比取决于工作面漏风率和工作面与采空区的瓦斯涌出比例.取=1%,=2.5%,=1-代入上式,得11) 例如,当=0.1时12) 当=0.2时13) 当=0.3时14) 在漏风率一定的情况下,以工作面瓦斯涌出百分比为X轴、配风比为Y轴,将这三条曲线画在同一图中,如图3所示: 图3 通风配比曲线图 Fig.3 Curves of ventilation distribution ratio 可以看出,工作面漏风率越大,回风配比越大;

采面瓦斯涌出百分比越大,风量配比越大.值得注意的是,当值较大时,会出现负值,类似于Y型通风[5],U+L型通风是为了解决采空区瓦斯涌出量较大而设计的,在处理采空区瓦斯涌出量较小的工作面是没有实际意义的. 现场验证 平煤天安四矿戊8-19170工作面为高瓦斯工作面,回采期间平均绝对瓦斯涌出量为