探討在治理低透氣煤層掘進(jìn)落煤瓦斯超限的應(yīng)用

　　隨著礦井開(kāi)采深度增大及掘進(jìn)機(jī)械裝備水平的不斷提高，單進(jìn)水平也不斷得到了提高，掘進(jìn)工作面瓦斯絕對(duì)量不斷增大，尤其是在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜瓦斯帶附近掘進(jìn)工作面，掘進(jìn)落煤中瓦斯經(jīng)常超限。雞西礦業(yè)集團(tuán)二道河子煤礦7118綜掘隊(duì)（月進(jìn)尺６００米以上，號(hào)稱(chēng)龍煤第一隊(duì)）在掘進(jìn)落煤瓦斯超限治理上，采取換大功率風(fēng)機(jī)、大直徑風(fēng)筒、及采取被動(dòng)縮小循環(huán)進(jìn)度等措施、均未解決掘進(jìn)落煤瓦斯超限，而且影響綜掘隊(duì)的單產(chǎn)單進(jìn)。嘗試采用超前鉆孔釋放瓦斯措施，防治掘進(jìn)落煤瓦斯超限，取得了很好的效果。
　　
　　一、概況
　　
　　二道河子礦為年產(chǎn)120萬(wàn)噸大型礦井，四采十二掘，為高瓦斯礦井，絕對(duì)瓦斯量為42.6m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為18.23m3/t，煤層均為低透氣煤層（透氣性系數(shù)〈0.0027md〉，均為較難抽放煤層。掘進(jìn)隊(duì)十二個(gè)，其中綜掘兩個(gè)，掘進(jìn)機(jī)械率100%，平均單進(jìn)150m/月，炮掘最高單進(jìn)310m/月，綜掘最高單進(jìn)700m/月。掘進(jìn)落煤瓦斯超限有7118隊(duì)、7112甲隊(duì)、7608隊(duì)，絕對(duì)瓦斯量1.5~2.8m3/min。在上述兩個(gè)隊(duì)組采用（2BKJ-NO6.0/30型和2BKJ-NO6.0/37型）大功率風(fēng)機(jī)（Φ800mm）高強(qiáng)度長(zhǎng)風(fēng)筒供風(fēng)，比（JBT62-2型）風(fēng)機(jī)供風(fēng)，工作面風(fēng)量提高將近一倍，但只能達(dá)到掘進(jìn)工作面落煤回風(fēng)瓦斯超限濃度降低，并縮短瓦斯排放時(shí)間，工作面掘進(jìn)落煤仍然超限。而采用合理超前鉆孔釋放瓦斯措施后，才能避免掘進(jìn)落煤后瓦斯超限。
　　治理瓦斯首先要弄清瓦斯來(lái)源，掘進(jìn)工作面也不例外。掘進(jìn)工作面的瓦斯來(lái)源由巷道煤壁和掘進(jìn)落煤兩部分組成。在煤層中瓦斯以游離型和吸附兩種狀態(tài)存在，一般情況下，無(wú)論是淺部還是深部，吸附瓦斯量的占煤層瓦斯總量80~90%，游離狀態(tài)的瓦斯只占10~20%。但是在斷層、大的裂隙、孔洞和砂巖內(nèi)，主要為游離瓦斯。對(duì)二道河子煤礦低透氣煤層掘進(jìn)落煤瓦斯超限主要是地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜瓦斯帶附近巷壁卸壓區(qū)及落煤的游離和解吸瓦斯大量涌出導(dǎo)致超限。為此，采用打超前卸壓連續(xù)釋放瓦斯，解決在瓦斯帶掘進(jìn)落煤短時(shí)間超限是有理論根據(jù)的。
　　
　　二、超前釋放鉆孔參數(shù)的確定
　　
　?。ㄒ唬┫飵豌@孔釋放范圍的確定
　　從礦壓角度分析煤壁受掘進(jìn)動(dòng)壓影響，一般情況下，2~3m為卸壓區(qū)，3~4m為應(yīng)力集中區(qū)，遠(yuǎn)處為原始應(yīng)力區(qū)，因此掘進(jìn)落煤間煤壁釋放大量瓦斯主要的來(lái)自卸壓區(qū)，為此巷幫超前釋放鉆孔布置在煤壁2~3m為最佳，對(duì)于低透氣煤層2m即可。
　　（二）超前鉆孔釋放半徑的確定
　　釋放半徑的大小取決煤層透氣性和煤層硬度，可根據(jù)采用不同釋放半徑掘進(jìn)落煤瓦斯?jié)舛却_定。經(jīng)我礦數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)釋放半徑為0.8~1.0m，掘進(jìn)巷道迎頭布孔4~10個(gè)。
　?。ㄈ┏搬尫陪@孔的長(zhǎng)度確定
　　超前釋放鉆孔的深度必須打在原始應(yīng)力煤體中，使煤體中游離瓦斯連續(xù)釋放、吸附瓦斯隨壓力降低解吸連續(xù)釋放，鉆孔深度越大釋放范圍越大，釋放時(shí)間越長(zhǎng)，但由于煤層松軟、鉆孔變形、垮孔嚴(yán)重限制，鉆孔深度確定為10~15m。
　?。ㄋ模┦┕こ搬尫陪@孔設(shè)備2.5的選擇
　　施工超前釋放鉆孔設(shè)備2.5選用的是德國(guó)產(chǎn)KFW-4型風(fēng)動(dòng)瓦斯釋放鉆，鉆頭直徑?覫75mm，鉆桿直徑?覫55mm，每根鉆桿長(zhǎng)度１m，使用輕巧，運(yùn)輸方便，鉆進(jìn)速度快。
　　綜上所述，在巷幫2m布孔兩個(gè)，迎頭布孔4~10個(gè)，鉆孔深度10~15m，掘進(jìn)進(jìn)尺5~12m，超前鉆孔壓茬3~5m，依次循環(huán)進(jìn)行。
　　
　　三、應(yīng)用效果分析
　　
　?。ㄒ唬┨岣甙踩?br/>　　掘進(jìn)工作面超前鉆孔可連續(xù)排放煤壁卸壓區(qū)和工作面輪廓線(xiàn)外煤體游離和解吸瓦斯，能減少工作面落煤后輪廓線(xiàn)外煤體瓦斯和落煤瓦斯向巷道大量涌出，避免掘進(jìn)中短時(shí)間內(nèi)瓦斯超限，提高安全可靠性。
　　項(xiàng)目西區(qū)2#層左一巷7118隊(duì)打鉆前后比較。東區(qū)3#層皮帶道7112甲隊(duì)打鉆前后比較。掘進(jìn)巷工作面，最高瓦斯?jié)舛却蜚@前3、1.3，打鉆后1.1、0.8。瓦斯超限次數(shù)次，打鉆前75，減少超限次數(shù)32，減少超限次數(shù)打鉆后15、4，平均瓦斯?jié)舛却蜚@前0.1、0.1，打鉆后0.２、0.2掘進(jìn)巷回風(fēng)最高瓦斯?jié)舛却蜚@前1.2、1.1，打鉆后0.8、0.9瓦斯超限次數(shù)次，打鉆前15，杜絕瓦斯超限9，杜絕瓦斯超限打鉆后0、0，平均瓦斯?jié)舛却蜚@前0.3、0.4，打鉆后0.4、0.5，瓦斯絕對(duì)量打鉆前1.5、2.8，打鉆后0.8、1.2。
　?。ǘ┏薮螖?shù)減少
　　超限次數(shù)的減少，減少頻繁停電排瓦斯時(shí)間，掘進(jìn)單進(jìn)：炮掘月增加40m，綜掘增加80m，更重要的是在安全的前提下提高了煤巷的掘進(jìn)速度。
　　
　　四、結(jié)論
　　
　　應(yīng)用超前釋放鉆孔是治理低氣煤層掘進(jìn)落煤瓦斯超限有效方法，但關(guān)鍵是以下幾個(gè)方面：
　　1、合理根據(jù)煤層透氣性、硬度確定鉆孔釋放半徑，一般情況下為0.8~1.0m。
　　2、根據(jù)循環(huán)推進(jìn)安排和打鉆裝備合理確定鉆孔深度，但必須保證鉆孔的終端能減少輪廓線(xiàn)以外煤體瓦斯向巷道涌出。在巷道正常推進(jìn)瓦斯釋放鉆孔還有3~5m時(shí)，重新施工下一組鉆孔。既兩次超前鉆孔壓茬3~5m。
　　3、對(duì)于低透氣煤層瓦斯絕對(duì)量大于3m3/min，應(yīng)采取強(qiáng)化抽放，實(shí)現(xiàn)先抽后掘。
　?。ㄗ髡邌挝唬弘u西礦業(yè)集團(tuán)二道河子礦）