關(guān)于3#煤層巷道快速掘進(jìn)的探討

劉俊明

摘 要：介紹了石泉煤礦3#煤層的瓦斯地質(zhì)條件、當(dāng)前掘進(jìn)巷道施工工藝以及瓦斯治理措施。為提升礦井煤巷掘進(jìn)速度，有效解決采掘銜接問(wèn)題，結(jié)合礦井相關(guān)資料探討了大斷面掘進(jìn)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：3#煤層；瓦斯治理；深孔預(yù)抽；大斷面掘進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD263 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.101

本礦井掘進(jìn)巷道3#煤層賦存于二疊系山西組下部地層中，屬陸相湖泊型沉積，煤層厚度穩(wěn)定（平均6.14 m）。用《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》（AQ 1018—2006）對(duì)礦井瓦斯涌出量進(jìn)行分源預(yù)測(cè)，開(kāi)采301采區(qū)，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為64.26 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出25.45 m3/t。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》133條規(guī)定，山西石泉煤業(yè)有限責(zé)任公司屬高瓦斯礦井。

1 102兩順槽掘進(jìn)方案

102掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)最大值達(dá)5.90 m3/min，礦通風(fēng)部在煤炭科學(xué)研究總院沈陽(yáng)研究院的指導(dǎo)下制定了如下瓦斯治理方案。

1.1 加強(qiáng)通風(fēng)

考慮到102順槽掘進(jìn)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，決定前期采用一臺(tái)2×45 kW局扇，配備一路Φ1 000 mm風(fēng)筒供風(fēng)，后期增設(shè)一臺(tái)2×55 kW局扇，再配備一路Φ1 000 mm風(fēng)筒，從而形成兩路風(fēng)筒分別沿巷道兩幫同時(shí)向工作面供風(fēng)，確保通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。兩路風(fēng)筒供風(fēng)解決了遠(yuǎn)距離回風(fēng)不暢問(wèn)題，但其缺點(diǎn)也接踵而來(lái)，主要有：①工作面粉塵在空間、時(shí)間范圍上明顯增加；②兩路風(fēng)流極易形成或大或小的渦流區(qū)；③給整個(gè)工作面的管線布置帶來(lái)了諸多不便，致使工作面高低壓電纜（包括信號(hào)、監(jiān)控、通訊、照明等）、風(fēng)水管線、各種瓦斯管線吊掛混亂，難以滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的要求。

1.2 采用巷幫鉆場(chǎng)“邊抽邊掘”的措施

采用巷幫鉆場(chǎng)“邊抽邊掘”措施的目的是：①攔截巷道周邊煤體向掘進(jìn)巷道釋放瓦斯；②提高掘進(jìn)效率。鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)如圖1所示。

1.2.1 鉆場(chǎng)布置

在巷道兩幫分別施工鉆場(chǎng)，兩側(cè)分別每隔100 m布置一個(gè)鉆場(chǎng)，兩幫鉆場(chǎng)在巷道軸線方向的間距為50 m。

1.2.2 鉆孔設(shè)計(jì)

每個(gè)鉆場(chǎng)向巷道掘進(jìn)方向鉆4個(gè)鉆孔，鉆孔孔徑為94 mm，孔深120 m。鉆孔要求“打一、封一、抽一”。鉆孔數(shù)量可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)瓦斯涌出情況適當(dāng)增加。

1.2.3 鉆場(chǎng)施工及效果

預(yù)先在鉆場(chǎng)位置打設(shè)鎖口錨索，向迎頭掘進(jìn)5 m后，返掘鉆場(chǎng)。鉆場(chǎng)做成后開(kāi)始打鉆，工作面隨之以每班4.0 m的標(biāo)定正常掘進(jìn)。然而，當(dāng)掘離鉆場(chǎng)15 m后，工作面瓦斯居高不下，迫使停掘打鉆，加之巷幫鉆場(chǎng)打孔時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致一月有效掘進(jìn)時(shí)間為12 d左右，甚至更短。后來(lái)工作面又同步采取“淺孔小循環(huán)排放”和“兩掘一鉆”（即兩個(gè)班掘進(jìn)，一個(gè)班打排放卸壓鉆孔）的措施。該措施24 h一個(gè)循環(huán)，即一個(gè)小班鉆孔，掩護(hù)另兩個(gè)小班掘進(jìn)。鉆孔施工采用ZQSJ-140/4.1架柱支撐氣動(dòng)手持式鉆機(jī)打孔（每個(gè)掘進(jìn)工作面設(shè)置2臺(tái)），鉆孔數(shù)量為13個(gè)Ф75 mm，鉆孔深度為18 m。滿足抽放時(shí)間（4 h）后，進(jìn)行效果檢驗(yàn)（危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)采用MD-2型鉆屑瓦斯解析儀預(yù)測(cè)）。如果檢驗(yàn)指標(biāo)超限，則再次補(bǔ)打5～8個(gè)瓦斯排放鉆孔循環(huán)作業(yè)，直至S、△h2降至臨界值以下。掘進(jìn)速度雖然有些許提升，但有效掘進(jìn)時(shí)間依然不理想（16 d左右）。

瓦斯治理效果是制約本礦井巷道掘進(jìn)速度的關(guān)鍵因素，而擁有完善、穩(wěn)定、可靠的通風(fēng)系統(tǒng)則是掘進(jìn)巷道瓦斯治理的基礎(chǔ)。因此，礦井必須從通風(fēng)和瓦斯抽放兩個(gè)方面著手：①通過(guò)加強(qiáng)區(qū)域和局部瓦斯抽放技術(shù)管理，堅(jiān)持“先抽后掘、邊抽邊掘”的原則，使掘進(jìn)作業(yè)始終處于瓦斯抽放覆蓋區(qū)內(nèi)，為掘進(jìn)作業(yè)創(chuàng)造良好的條件；②通過(guò)改進(jìn)掘進(jìn)巷道施工工藝，為掘進(jìn)作業(yè)創(chuàng)造良好的通風(fēng)條件。

2 深孔預(yù)抽

沒(méi)有抽不出的瓦斯，只有打不到的鉆孔。煤層瓦斯抽放效率的高低關(guān)鍵在于抽放周期是否足夠、抽放半徑是否恰當(dāng)。工作人員要在加大鉆孔數(shù)量的同時(shí)，增加抽放周期。

深孔預(yù)抽時(shí)，縮小鉆場(chǎng)間距為45 m，并重新布置鉆場(chǎng)。鉆場(chǎng)鉆孔草圖如2所示，可采取3種鉆孔布置方式：①距煤壁750 mm平行線上布置5個(gè)孔徑為130 mm的鉆孔，孔深50 m，服務(wù)于工作面預(yù)抽；②距煤壁1 250 mm平行線上布置4個(gè)孔徑為94 mm的鉆孔，孔深120 m，以攔截巷道煤壁瓦斯釋放；③距煤壁1 750 mm平行線上布置4個(gè)孔徑為94 mm的鉆孔，孔深300 m，服務(wù)于外圍預(yù)抽。

3 大斷面掘進(jìn)

兩順槽采用6 m大斷面掘進(jìn)工藝。巷道布置專(zhuān)用擋風(fēng)墻，以7∶8（即2.8 m+3.2 m）的比例全程隔斷，采用一進(jìn)一回的方式通風(fēng)，通過(guò)不斷引入礦井全風(fēng)壓風(fēng)流，解決長(zhǎng)距離巷道的局部通風(fēng)技術(shù)難題，使巷道始終保持在全風(fēng)壓通風(fēng)狀態(tài)。工作面仍采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式供風(fēng)。巷道設(shè)備布置如圖3所示，在2.8 m巷道內(nèi)設(shè)置皮帶輸送機(jī)、瓦斯抽放主管路和壓風(fēng)、壓水、排水管路，在3.2 m巷道內(nèi)設(shè)置軌道運(yùn)輸設(shè)備、壓水施救裝置、電纜、信號(hào)等線路及風(fēng)筒。專(zhuān)用擋風(fēng)墻采用以鐵絲網(wǎng)為龍骨的雙層非助燃風(fēng)布密封的續(xù)接式擋風(fēng)設(shè)施，頂部固定采用3 m板梁壓接，并采用金屬摩擦柱支撐板梁的方式，用黃土或煤壓茬密封底部。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著煤炭開(kāi)采深度的增加，高瓦斯礦井已不屬于個(gè)別存在。高、突礦井的開(kāi)采已經(jīng)提上日程，怎樣才能安全、快速、高效地開(kāi)采煤礦，依然是我們煤礦工程技術(shù)人員面臨的嚴(yán)峻課題。我們不僅要依靠高質(zhì)量的機(jī)械，更不能忽視生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新和設(shè)計(jì)。

〔編輯：王霞〕