一种沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，属于煤矿灾害防治领域。该方法为：主进风巷与辅助进风巷分别设置PLC控制器、变频器、局部通风机、风筒、风门、风速传感器，自动调控进风巷风量，使采煤作业面进风端与回风端的压差值控制在最小范围，实现“主进风巷—采煤作业面—辅助进风巷”的一次均压；回风巷设置调节风窗、PLC控制器、瓦斯传感器、一氧化碳传感器、风速传感器、测压钻孔及压差传感器，自动调整回风巷风压，满足回风巷各测点风压均不低于采空区风压，且高于采空区的压差控制在合理范围，实现“回风巷—采空区”的二次均压。该方法采用分区自动调压，达到一工作面两次均压效果，可全面防控沿空留巷工作面瓦斯、自燃火灾等安全隐患。
1.一种沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将工作面原有两侧的两条巷道作为进风巷，其中，向采煤作业面供风的进风巷作为主进风巷，另一条进风巷作为辅助进风巷；
主进风巷内布置有第一PLC控制器、第一变频器、第一局部通风机、第一风门和第一风筒，主进风巷第一风筒和主进风巷出风口之间设置第一风速传感器，第一PLC控制器与第一变频器连接、第一变频器与第一局部通风机连接、第一局部通风机与第一风筒连接、第一风筒穿过第一风门向主进风巷内供风、第一风速传感器与第一PLC控制器连接；
辅助进风巷内布置有第二PLC控制器、第二变频器、第二局部通风机、第二风门和第二风筒，辅助进风巷第二风筒和辅助进风巷出风口之间设置第二风速传感器，第二PLC控制器与第二变频器连接、第二变频器与第二局部通风机连接、第二局部通风机与第二风筒连接、第二风筒穿过第二风门向辅助进风巷内供风、第二风速传感器与第二PLC控制器连接；
S2、工作面沿空留设的巷道作为回风巷，回风巷内设置第三风速传感器、电动液压控制自动调节风窗、第三PLC控制器、瓦斯传感器和一氧化碳传感器，第三风速传感器与第三PLC控制器连接，电动液压控制自动调节风窗与第三PLC控制器连接；
从电动液压控制自动调节风窗至采煤作业面方向，以电动液压控制自动调节风窗一端作为起点，间隔设置若干测压钻孔和若干个压差传感器，相邻两个测压钻孔间隔为150～
200m，每个测压钻孔内均对应设置有测压管，测压管一端与对应的压差传感器连接，另一端穿过隔离墙体连通至采空区内部，各压差传感器与第三PLC控制器连接；
S3、回风巷在接续工作面开切眼宽度范围留设的隔离墙体，采用先悬挂阻燃风筒布、后喷涂混凝土的措施，增加该区域隔离墙体的密闭性；
S4、自动调控主进风巷与辅助进风巷风量，使进风巷、采煤作业面、回风巷的风量满足配风要求；
采煤作业面与主进风巷连通的一端为进风端，采煤作业面与辅助进风巷连通的一端为回风端；采煤作业面的进风端和回风端的压差值控制在最小范围内，最大程度减少向采空区的漏风，实现沿空留巷工作面“主进风巷—采煤作业面—辅助进风巷”区域的一次均压；
S5、依据回风巷各测点压差监测值，调节电动液压控制自动调节风窗，自动调整回风巷的风压，满足回风巷各测点风压均不低于采空区风压，且各测点高于采空区的最小压差值不高于5～10Pa，避免采空区有毒有害气体涌入回风巷以及回风巷风流大量漏入采空区，实现沿空留巷工作面“回风巷—采空区”区域的二次均压。
2.如权利要求1所述的沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，其特征在于，所述的步骤S1中，第一风速传感器信号实时传输至第一PLC控制器，第一PLC控制器控制第一变频器，第一变频器调整第一局部通风机转数，对主进风巷的风量进行实时调节；第二风速传感器信号实时传输至第二PLC控制器，第二PLC控制器控制第二变频器，第二变频器调整第二局部通风机转数，对辅助进风巷的风量进行实时调节。
3.如权利要求1所述的沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，其特征在于，所述的步骤S1中，第一风门和第二风门均设置为两道风门，进风通过的第一道风门距离进风巷进风端头的距离为10～20m；第一风门和第二风门中，用于通车的风门所设置的两道风门间距不少于一列矿车长度、用于行人的风门所设置的两道风门的间距不小于5m。
4.如权利要求1所述的沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，其特征在于，所述的步骤S2中，所述的第三风速传感器用于实时监测回风巷风速，所述的瓦斯传感器用于实时监测回风巷的瓦斯气体浓度，所述的一氧化碳传感器用于实时监测回风巷的一氧化碳气体浓度；其中，瓦斯气体浓度超限指标为1％，一氧化碳气体浓度超限指标为24ppm。
5.如权利要求1所述的沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，其特征在于，所述的步骤S2中，所述的压差传感器用于监测回风巷和采空区的压差值，压差信号实时传输至回风巷设置的第三PLC控制器，第三PLC控制器控制改变电动液压控制自动调节风窗的开度，对回风巷风压进行实时调节。
6.如权利要求1所述的沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，其特征在于，所述的步骤S4中，所述的主进风巷、辅助进风巷、采煤作业面、回风巷均应满足：风速最小值不低于
7.如权利要求1所述的沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，其特征在于，所述的步骤4中，所述的采煤作业面进风端与回风端的压差值，可表述为：式中：ΔPc—采煤作业面进风端与回风端的压差值；R—采煤作业面风阻，一定时期内认为固定不变；Qj—采煤作业面风量，即主进风巷风量；使采煤作业面进风端与回风端的压差值ΔPc达到最小的主进风巷风量调控范围为：Q≤Qj≤(1～1.05)×Q
式中：Q—采煤作业面达到安全要求的基本需风量；1～1.05为主进风巷风量调控的允许波动系数。
8.如权利要求1所述的沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，其特征在于，所述的步骤S5中，所述的回风巷各测点压差监测值，从电动液压控制自动调节风窗至采煤作业面方向，分别设为：ΔP1、ΔP2…ΔPn，其中，设置在电动液压控制自动调节风窗处的压差传感器测定的值作为ΔP1，应满足：ΔP1≥0、ΔP2≥0…ΔPn≥0，且n个测点中的最小压差值ΔPmin不高于5～10Pa，避免回风巷风流大量漏入采空区内导致遗煤自燃。
一种沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法
技术领域
[0001] 本发明属于煤矿灾害防治技术领域，特别涉及一种沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法。
背景技术
[0002] 为提高煤炭开采的回采率，矿井工作面采用沿空留巷布置方式是一种常用的开采方法。随采煤作业面推进，在采空区靠近巷道一侧留设2m左右的充填墙体或采用切顶方法自动形成隔离墙体，使得巷道得以保留，作为下一个工作面开采使用。沿空留巷多采用Y型通风方式，即原有两条巷道进风、保留的巷道回风，可以有效解决工作面上隅角瓦斯超限的问题。
[0003] 但随着采煤作业面开采，隔离墙体受矿压显现的作用，往往会出现大量裂隙，在回风巷通风负压影响下，造成采空区一氧化碳、瓦斯等有毒有害气体涌入回风巷中，且采煤作业面推进距离越长，涌出的有毒有害气体越多，给煤矿生产带来诸多安全隐患。而应用传统的均压通风方法给矿井工作面增压，可有效避免有毒有害气体的涌入，却导致大量新鲜风流漏入采空区，极易引起采空区遗煤自燃火灾，甚至瓦斯爆炸等事故。其他经常采用的防范措施包括：加强封堵增加隔离墙体密闭性、布置钻孔抽采采空区瓦斯等，也难以保证达到预期效果，且抽采瓦斯形成的高负压极易形成强漏风区域，形成采空区遗煤自燃火灾隐患。
发明内容
[0004] 本发明针对传统技术方法存在的问题，目的在于提供一种沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，该方法针对Y型通风工作面的布置形式，采用分区自动调压方法，达到一工作面两次均压效果，即自动调控进风巷风量，使采煤作业面进风端与回风端的压差值控制在最小范围，实现“主进风巷—采煤作业面—辅助进风巷”区域一次均压，自动调整回风巷风压，满足回风巷各测点风压均不低于采空区风压，且高于采空区的压差控制在合理范围，实现“回风巷—采空区”区域二次均压，最大程度减少采空区漏风，且防止采空区有毒有害气体涌入回风巷，实现沿空留巷工作面瓦斯超限、采空区遗煤自燃等安全隐患的有效防控。
[0005] 一种沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，包括以下步骤：
[0006] S1、将工作面原有两侧的两条巷道作为进风巷，其中，向采煤作业面供风的进风巷作为主进风巷，另一条进风巷作为辅助进风巷；
[0007] 主进风巷内布置有第一PLC控制器、第一变频器、第一局部通风机、第一风门和第一风筒，主进风巷第一风筒和主进风巷出风口之间设置第一风速传感器，第一PLC控制器与第一变频器连接、第一变频器与第一局部通风机连接、第一局部通风机与第一风筒连接、第一风筒穿过第一风门向主进风巷内供风、第一风速传感器与第一PLC控制器连接；
[0008] 辅助进风巷内布置有第二PLC控制器、第二变频器、第二局部通风机、第二风门和第二风筒，辅助进风巷第二风筒和辅助进风巷出风口之间设置第二风速传感器，第二PLC控制器与第二变频器连接、第二变频器与第二局部通风机连接、第二局部通风机与第二风筒连接、第二风筒穿过第二风门向辅助进风巷内供风、第二风速传感器与第二PLC控制器连接；
[0009] S2、工作面沿空留设的巷道作为回风巷，回风巷内设置第三风速传感器、电动液压控制自动调节风窗、第三PLC控制器、瓦斯传感器和一氧化碳传感器，第三风速传感器与第三PLC控制器连接，电动液压控制自动调节风窗与第三PLC控制器连接；
[0010] 从电动液压控制自动调节风窗至采煤作业面方向，以电动液压控制自动调节风窗一端作为起点，间隔设置若干测压钻孔和若干个压差传感器，相邻两个测压钻孔间隔为150～200m，每个测压钻孔内均对应设置有测压管，测压管一端与对应的压差传感器连接，另一端穿过隔离墙体连通至采空区内部，各压差传感器与第三PLC控制器连接；
[0011] S3、回风巷在接续工作面开切眼宽度范围留设的隔离墙体，采用先悬挂阻燃风筒布、后喷涂混凝土的措施，增加该区域隔离墙体的密闭性；
[0012] S4、自动调控主进风巷与辅助进风巷风量，使进风巷、采煤作业面、回风巷的风量满足配风要求；
[0013] 采煤作业面与主进风巷连通的一端为进风端，采煤作业面与辅助进风巷连通的一端为回风端；采煤作业面的进风端和回风端的压差值控制在最小范围内，最大程度减少向采空区的漏风，实现沿空留巷工作面“主进风巷—采煤作业面—辅助进风巷”区域的一次均压；
[0014] S5、依据回风巷各测点压差监测值，调节电动液压控制自动调节风窗，自动调整回风巷的风压，满足回风巷各测点风压均不低于采空区风压，且各测点高于采空区的最小压差值不高于5～10Pa，避免采空区有毒有害气体涌入回风巷以及回风巷风流大量漏入采空区，实现沿空留巷工作面“回风巷—采空区”区域的二次均压。
[0015] 所述的步骤S1中，第一风速传感器信号实时传输至第一PLC控制器，第一PLC控制器控制第一变频器，第一变频器调整第一局部通风机转数，对主进风巷的风量进行实时调节；第二风速传感器信号实时传输至第二PLC控制器，第二PLC控制器控制第二变频器，第二变频器调整第二局部通风机转数，对辅助进风巷的风量进行实时调节。
[0016] 所述的步骤S1中，第一风门和第二风门均设置为两道风门，进风通过的第一道风门距离进风巷进风端头的距离为10～20m；第一风门和第二风门中，用于通车的风门所设置的两道风门间距不少于一列矿车长度、用于行人的风门所设置的两道风门的间距不小于5m。
[0017] 所述的步骤S1中，所述的第一风筒和第二风筒均为骨架风筒，骨架风筒穿过两道风门，一端连接局部通风机，另一端连通至进风巷。
[0018] 所述的步骤S2中，所述的第三风速传感器用于实时监测回风巷风速，所述的瓦斯传感器用于实时监测回风巷的瓦斯气体浓度，所述的一氧化碳传感器用于实时监测回风巷的一氧化碳气体浓度；其中，瓦斯气体浓度超限指标为1％，一氧化碳气体浓度超限指标为24ppm。
[0019] 所述的步骤S2中，所述的压差传感器用于监测回风巷和采空区的压差值，压差信号实时传输至回风巷设置的第三PLC控制器，第三PLC控制器控制改变电动液压控制自动调节风窗的开度，对回风巷风压进行实时调节。
[0020] 所述的步骤S2中，工作面沿空留设的巷道，为在采空区与接续工作面之间设置隔离墙体，隔离墙体和接续工作面之间的巷道作为工作面沿空留设的巷道。
[0021] 所述的步骤S4中，所述的主进风巷、辅助进风巷、采煤作业面、回风巷均应满足：风速最小值不低于0.25m/s，风速最大值不高于4m/s。
[0022] 所述的步骤4中，所述的采煤作业面进风端与回风端的压差值，可表述为：
[0023]
[0024] 式中：ΔPc—采煤作业面进风端与回风端的压差值；R—采煤作业面风阻，一定时期内认为固定不变；Qj—采煤作业面风量，即主进风巷风量。使采煤作业面进风端与回风端压差值ΔPc达到最小的主进风巷风量调控范围为：
[0025] Q≤Qj≤(1～1.05)×Q
[0026] 式中：Q—采煤作业面达到安全要求的基本需风量；1～1.05为主进风巷风量调控的允许波动系数。
[0027] 所述的步骤5中，所述的回风巷各测点压差监测值，从电动液压控制自动调节风窗至采煤作业面方向，分别设为：ΔP1、ΔP2…ΔPn，其中，设置在电动液压控制自动调节风窗处的压差传感器测定的值作为ΔP1，应满足：ΔP1≥0、ΔP2≥0…ΔPn≥0，且n个测点中的最小压差值ΔPmin应不高于5～10Pa，避免回风巷风流大量漏入采空区内导致遗煤自燃。
[0028] 本发明的一种沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，其有益效果为：
[0029] 以沿空留巷工作面分区自动调压方法，实现“主进风巷—采煤作业面—辅助进风巷”区域一次均压、“回风巷—采空区”区域二次均压，达到一工作面两次均压效果，可最大程度减少向采空区的漏风，且有效防止采空区有毒有害气体涌入回风巷。本发明提供的调压系统实现了风量、风压的自反馈自动控制，高效、可靠，且调压策略更加精细、全面。与传统均压通风、封堵漏风、抽采瓦斯等防灾方法相比，防控沿空留巷工作面瓦斯超限、采空区遗煤自燃等安全隐患的效果更佳，且成本较低，实用性与可操作性强。本发明采用分区自动调压方法，达到一工作面两次均压效果，可全面防控沿空留巷工作面瓦斯、自燃火灾等安全隐患。
附图说明
[0030] 图1是本发明实施例中沿空留巷工作面Y型通风调压系统布置图
[0031] 1—主进风巷，2—第一PLC控制器，3—第一变频器，4—第一局部通风机，5—第一风门，6—第一风筒，7—第一风速传感器，8—辅助进风巷，9—第二PLC控制器，10—第二变频器，11—第二局部通风机，12—第二风门，13—第二风筒，14—第二风速传感器，15—回风巷，16—第三风速传感器，17—采煤作业面，18—电动液压控制自动调节风窗，19—第三PLC控制器，20—瓦斯传感器，21—一氧化碳传感器，22—测压钻孔，23—压差传感器，24—接续工作面开切眼，25—隔离墙体，26—阻燃风筒布，27—混凝土，28—采空区，29—测压管。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图和某煤矿62709工作面实例对本发明做进一步的详细说明。
[0033] 实施例
[0034] 一种沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，沿空留巷工作面Y型通风调压系统布置图见图1，调压防灾方法，包括以下步骤：
[0035] S1、工作面原有两侧的两条巷道作为进风巷，其中，向采煤作业面17供风的进风巷作为主进风巷1，另一条进风巷作为辅助进风巷8；
[0036] 主进风巷1的进风端头分别设置第一PLC控制器2、第一变频器3、第一局部通风机4、第一风门5和第一风筒6，主进风巷1的第一风筒6和主进风巷出风口之间设置第一风速传感器7，第一PLC控制器2与第一变频器3连接、第一变频器3与第一局部通风机4连接、第一局部通风机4与第一风筒6连接、第一风筒6穿过第一风门5向主进风巷1内供风、第一风速传感器7与第一PLC控制器2连接；
[0037] 辅助进风巷8的进风端头分别设置第二PLC控制器9、第二变频器10、第二局部通风机11、第二风门12和第二风筒13，辅助进风巷8的第二风筒13和辅助进风巷出风口之间设置第二风速传感器14，第二PLC控制器9与第二变频器10连接、第二变频器10与第二局部通风机11连接、第二局部通风机11与第二风筒13连接、第二风筒13穿过第二风门12向辅助进风巷8内供风、第二风速传感器14与第二PLC控制器9连接。
[0038] 其中，第一风速传感器7信号实时传输至第一PLC控制器2，第一PLC控制器2控制第一变频器3，第一变频器3调整第一局部通风机4转数，对主进风巷1的风量进行实时调节；第二风速传感器14信号实时传输至第二PLC控制器9，第二PLC控制器9控制第二变频器10，第二变频器10调整第二局部通风机11转数，对辅助进风巷8的风量进行实时调节；
[0039] 所述的第一风门5和第二风门12均设置为两道风门，进风通过的第一道风门距离进风巷进风端头的距离为15m；第一风门5用于通车，所设置的两道风门间距为25m，略大于一列矿车长度，第二风门12用于行人，所设置的两道风门间距为6m；
[0040] 所述的第一风筒6和第二风筒13均为骨架风筒，骨架风筒穿过两道风门，一端连接局部通风机，另一端连通至进风巷。
[0041] S2、工作面沿空留设的巷道作为回风巷15，回风巷15中部设置第三风速传感器16，回风巷15末端设置电动液压控制自动调节风窗18、第三PLC控制器19、瓦斯传感器20和一氧化碳传感器21，第三PLC控制器19与电动液压控制自动调节风窗18连接、第三风速传感器16与第三PLC控制器19连接；
[0042] 所述的第三风速传感器16用于实时监测回风巷15风速，所述的瓦斯传感器20用于实时监测回风巷15的瓦斯气体浓度，所述的一氧化碳传感器21用于实时监测回风巷15的一氧化碳气体浓度；其中，瓦斯气体浓度超限指标为1％，一氧化碳气体浓度超限指标为24ppm。
[0043] 从电动液压控制自动调节风窗18至采煤作业面17方向，以电动液压控制自动调节风窗18一端作为起点，间隔设置若干测压钻孔22，相邻两个测压钻孔间隔为180m，每个测压钻孔内设置有测压管29，测压管29一端与压差传感器23连接，另一端穿过隔离墙体25连通至采空区28内部，各压差传感器与第三PLC控制器19连接；
[0044] 所述的压差传感器23用于监测回风巷15和采空区28的压差值，压差信号实时传输至回风巷15设置的第三PLC控制器19，第三PLC控制器19控制改变电动液压控制自动调节风窗18的开度，对回风巷15风压进行实时调节。
[0045] S3、回风巷15在接续工作面开切眼24宽度范围留设的隔离墙体25，采用先悬挂阻燃风筒布26、后喷涂混凝土27的措施，增加该区域隔离墙体25的密闭性；
[0046] S4、自动调控主进风巷1与辅助进风巷8的风量，使进风巷1和2、采煤作业面17、回风巷15的风量满足配风要求；
[0047] 所述的主进风巷1、辅助进风巷8、采煤作业面17、回风巷15均应满足：风速最小值不低于0.25m/s，风速最大值不高于4m/s。
[0048] 采煤作业面17与主进风巷1连通的一端为进风端，采煤作业面17与辅助进风巷8连通的一端为回风端；采煤作业面17的进风端和回风端的压差值控制在最小范围内，最大程度减少向采空区28的漏风，实现沿空留巷工作面“主进风巷1—采煤作业面17—辅助进风巷8”区域的一次均压；
[0049] 所述的采煤作业面17进风端与回风端的压差值，可表述为：
[0050]
[0051] 式中：ΔPc—采煤作业面17进风端与回风端的压差值；R—采煤作业面17风阻，一定时期内认为固定不变；Qj—采煤作业面17风量，即主进风巷1风量。使采煤作业面17进风端与回风端压差值ΔPc达到最小的主进风巷1风量调控范围为：
[0052] Q≤Qj≤(1～1.05)×Q
[0053] 式中：Q—采煤作业面17达到安全要求的基本需风量；1～1.05为主进风巷1风量调控的允许波动系数。
[0054] 本实施例中，采煤作业面17达到安全要求的基本需风量Q＝1125m3/min，主进风巷1风量调控波动系数取1.05，主进风巷1风量的调控范围为：1125m3/min≤Qj≤1181m3/min，辅助进风巷8风量为353m3/min，回风巷15风量为主进风巷1风量与辅助进风巷8风量之和，
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变化范围为1478～1534m/min；各巷道断面积均为11.76m ，则主进风巷1风速的允许波动范围为：1.59～1.67m/s，辅助进风巷8风速为：0.5m/s，回风巷15风速的变化范围为：2.09～
2.17m/s；采煤作业面17平均断面积12.57m2，风速变化范围：1.49～1.57m/s；主进风巷1、辅助进风巷8、采煤作业面17、回风巷15的风速均在要求的0.25～4m/s范围内。
[0055] 本实施例中，采煤作业面17的风阻为0.29N·s2/m8，则当主进风巷1风量为最小值1125m3/min时，采煤作业面17进风端与回风端的压差值达到最小，ΔPc＝102Pa，采煤作业面
17均压效果最佳；当主进风巷1风量调控为允许波动的最大值1181m3/min时，采煤作业面17进风端与回风端的压差值ΔPc＝112Pa，为允许波动的压差最大值。
[0056] S5、依据回风巷15各测点压差监测值，调节电动液压控制自动调节风窗18，自动调整回风巷15的风压，满足回风巷15各测点风压均不低于采空区28风压，且各测点高于采空区28的最小压差值不高于5Pa，避免采空区28有毒有害气体涌入回风巷15以及回风巷15风流大量漏入采空区28，实现沿空留巷工作面“回风巷15—采空区28”区域的二次均压。
[0057] 其中，所述的回风巷15各测点压差监测值，从电动液压控制自动调节风窗18至采煤作业面17方向，分别设为：ΔP1、ΔP2…ΔPn，其中，设置在电动液压控制自动调节风窗18处的压差传感器23测定的值作为ΔP1，应满足：ΔP1≥0、ΔP2≥0…ΔPn≥0，且n个测点中的最小压差值ΔPmin应不高于5Pa，避免回风巷15风流大量漏入采空区28内导致遗煤自燃。
[0058] 本实施例中，采煤作业面17推进380m，共计布置3个测压钻孔22及压差传感器23，各测点压差监测值从电动液压控制自动调节风窗18至采煤作业面17方向分别ΔP1、ΔP2、ΔP3，3个测点中的最小压差值为ΔP1＝2.4Pa＜5Pa，其他两个测点压差值分别为ΔP2＝4.1Pa、ΔP3＝6.7Pa，瓦斯传感器20监测值为0.12％，一氧化碳传感器21监测值为0ppm，有效避免了回风巷15与采空区28压差过高引起的大量风流漏入采空区28，且防止了采空区28有毒有害气体涌入回风巷15。
[0059] 本实施例的一种沿空留巷工作面Y型通风调压防灾方法，以沿空留巷工作面分区自动调压方法，实现了“主进风巷—采煤作业面—辅助进风巷”区域一次均压、“回风巷—采空区”区域二次均压，达到一工作面两次均压效果，有效消除了沿空留巷工作面瓦斯超限、采空区遗煤自燃等安全隐患。
