掘進工作面過積聚高濃度瓦斯不明巷道瓦斯抽放技術的研究及實踐

摘 要：掘進工作面揭露不明老空巷時，對老空巷內的瓦斯處理是巷道施工中的關鍵。在施工時，通過采取鉆孔抽排釋放、小斷面貫通等一系列措施，經過現場實踐取得了良好的效果，確保了巷道的施工安全。解決了掘進工作面遇老空巷時瓦斯的管理問題，提高了過空巷的速度，創造了良好的經濟效果。

關鍵詞：過空巷；瓦斯抽放；安全高效

引言

東河煤礦位于山西省臨汾市蒲縣太林鄉，隸屬于太原煤氣化集團公司，是一座由四座小礦整合而成核定生產能力為90萬噸/年的中型礦井，礦井瓦斯等級為瓦斯礦井。目前，礦井開采3#煤層三采區。由于煤層瓦斯賦存不平衡，局部區域原煤瓦斯含量較高，解吸量較大。礦井建有井下采區瓦斯抽放系統，主要用于回采工作面上隅角瓦斯抽放。在礦井四周存在許多小煤礦，個別煤礦存在對東河煤礦的越界開采情況。某礦越界上山進入東河煤礦井田后，被政府部門責令停止掘進封閉，由此在東河煤礦井田內形成了高濃度瓦斯空巷。

2310回風巷與某礦已越界的上山巷道探通，探眼內瓦斯濃度高達87.6%。太原煤氣化集團公司、東河煤礦各級領導對此高度重視，通過認真研究，制定了掘進工作面利用抽放方法過越界上山的總體技術方案，并根據現場實際情況多次對瓦斯抽放方案進行了修改完善。經過為期40天的瓦斯綜合治理成功實現了與空巷貫通，達到了預期目的。瓦斯抽放工程安裝抽放管路838米，施工9個鉆孔，抽排瓦斯8.7萬立方米，解放了近60萬噸煤炭資源，保證了礦井的正常采掘銜接。

1 概述

2310回風巷設計長度1207m，現已掘進631m，剩余576m。1月25日17時10分，探水隊在2310回風巷進行探水作業時，與隰東煤礦已越界的上山巷道探通，探眼長度為31.5m，探眼內瓦斯濃度高達87.6%。若在該位置開切眼，此區域內煤量損失近60萬噸，嚴重影響礦井下一步的采掘部署。

越界煤礦兩條上山長度約為218m，巷道斷面為3.3×1.9m，采用φ16×1800mm的圓鋼錨桿支護，錨桿間、排距為600×800mm，兩幫未支護。上山兩側原計劃各布置一個工作面，北側工作面1、2兩順槽掘進100m左右，南側工作面3、4兩順槽掘進80-100m，兩側均未形成工作面（詳見圖1）。順槽斷面均為2×2m，采用梯形木棚支護，木棚間距為1m，采用φ120mm的松木制作。

2 實施過程

2.1 實施鉆孔階段

2310回風巷與越界煤礦探通后，東河煤礦共施工7個抽放孔都未與空巷探通，重新核實地質資料后，在2310回風巷滯后迎頭4m，用探水鉆機按仰角4度，與巷道中心線夾角40度成功施工第8個探眼，鉆孔長58.5m，探眼內外壓力基本平衡，探眼內瓦斯濃度為30%-40%之間。

2.2 鉆孔抽放階段

1#鉆孔與2#鉆孔開始同時抽放空巷內瓦斯，連續抽放5天后，空巷內瓦斯濃度無明顯下降趨勢，根據相關數據推斷：由于空巷內瓦斯補給源比較多，煤壁解析瓦斯量在負壓狀態比較大。考慮到兩個抽放孔的抽放能力達不到整個空巷抽放瓦斯的需求、對抽放方案重新進行了修改完善。

2.3 方案施行階段

“2310回風巷過空巷瓦斯治理”最終采用進氣孔與抽放孔在空巷內形成流場且保持負壓的狀態下，施行“連抽帶掘”的技術方案。方案分為：鉆探與綜掘施工、鉆探與風鎬施工、銅制工具施工三個階段。在2310回風巷偏右10°施工36m與空巷打通，作為3#鉆孔。開始2#鉆孔進氣，1#鉆孔與3#鉆孔同時抽放，使空巷內形成流場且保持負壓進行瓦斯抽放。經過3天的作業后，2#、3#鉆孔內瓦斯濃度降至15%-20%，內外壓差基本平衡。第一階段：在巷道中心線上，以0°方位角，沿煤層傾角、距底板500mm施工一個22m探眼；距巷道中心線偏右500mm，距底板500mm，以5°方位角、沿煤層傾角施工一個22.2m探眼。鉆探到位后，檢查到探眼內最大瓦斯濃度為0.04%，綜掘施工20m，掘進斷面為3.8×2.4m2。第二階段：在巷道中心線上，以0°方位，沿煤層傾角、距底板500mm施工一個10m的探眼；距巷道中心線偏右500mm，距底板500mm，以5°方位、沿煤層傾角施工一個10.3m的探眼。鉆探到位后，檢查到探眼內最大瓦斯濃度為0.08%，切斷2310回風巷全部非本安質安全電源后，沿巷道左幫，按現施工線以2×2m2小斷面風鎬施工9m。第三階段：剩余2m準備探通時，在救護隊的現場監護下，用銅風鎬頭慢慢破開直徑不超10cm的小孔，破孔后及時對孔內瓦斯進行排放，當孔內瓦斯濃度降低至1.5%時，逐步將孔擴大至1.5×1.5m2，并派救護隊進空巷內進行偵查。至此，回風巷與空巷成功貫通。

3 風排瓦斯階段

3.1 空巷偵查情況

救護隊偵查到某煤礦已越界的兩條上山斷面均為3.3m×1.9m，頂板采用錨桿+金屬網+托板支護，巷幫無支護，順槽采用木棚支護，基本與越界煤礦提供的地測資料吻合，整個空巷內都比較完整，局部偽頂有冒落但不嚴重，巷道內無CO、H2S、SO2等有害氣體，距貫通口下方70米最高瓦斯濃度16%，上方60米順槽附近最高瓦斯濃度20%，另一條上山順槽附近最高瓦斯濃度25%。

3.2 排放瓦斯階段

根據救護隊偵查到的實情，礦通風區及時制定了針對性的排瓦斯方案和措施，估算出排瓦斯量、供風量和排放時間。救護隊在兩條越界上山及已掘順槽共構筑四道臨時密閉（詳圖2），整個排瓦斯路線全部斷電、撤人、設警戒后，開始瓦斯排放工作，救護隊采用“風筒（10米一節的φ600風筒）錯口法”由外向里逐段排放的方式排瓦斯，期間嚴禁“一風吹”，全風壓風流混合處的瓦斯和二氧化碳濃度最大值分別為0.2%、0.1%。至此，排放瓦斯順利完成。

排放瓦斯路線：越界煤礦空巷→2310回風巷→三采回風下山→總回風巷→地面（詳圖2）

備注：為了方便記錄，定義58.5m的抽放孔為1#孔，迎頭31.5m的探水孔為2#孔，36米的抽放孔為3#孔。

4 結束語

利用瓦斯移動抽放泵抽放空巷內高濃度瓦斯是本次2310回風巷成功與越界煤礦空巷貫通的治本之策；在2310回風巷迎頭煤壁向空巷打進氣孔、抽放孔，形成流場且保持負壓，為本次掘進、貫通提供了有力的安全條件；抽放泵一直保持工作狀態，抽放系統運行正常，空巷內保持負壓狀態，為打孔、貫通提供了安全可靠的工作條件；鉆機帶高壓水強制冷卻溫度，消除了鉆機與錨網、錨桿等碰撞產生火花的隱患；在最后剩余2米貫通期間，嚴格執行方案措施，用銅質工具貫通，消除了瓦斯事故隱患；打抽放鉆孔后，孔口用聚氨酯等高分子材料加強密封，提高了瓦斯抽放效率，杜絕了因空巷內外壓差造成空巷內瓦斯異常涌出的狀況；小孔貫通后由救護隊員偵探空巷內情況，并指揮擴孔以及下一步排放瓦斯事宜，確保了安全管理的可靠性。

參考文獻

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作者簡介：王愛生（1965-），男，工程師，職務：太原煤氣化公司東河煤礦總工程師。