高瓦斯突出礦井煤巷快速掘進瓦斯治理方法分析

陳鵬飛

（河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦，河南 許昌 461670）

高瓦斯突出礦井煤巷快速掘進瓦斯治理方法分析

陳鵬飛

（河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦，河南 許昌 461670）

從當(dāng)前基建礦井投入使用現(xiàn)狀看，大多面臨煤層瓦斯含量過高，若快速掘進，很可能產(chǎn)生安全隱患問題，礦井生產(chǎn)能力會受到影響。這就要求結(jié)合基建礦井實際情況，采取有效的瓦斯治理方法。文章選取國內(nèi)某煤礦區(qū)域礦井為實例，結(jié)合該煤礦當(dāng)前應(yīng)用現(xiàn)狀，提出相應(yīng)的瓦斯治理方法，并評價瓦斯治理后高瓦斯突出礦井生產(chǎn)情況。

高瓦斯突出礦井；快速掘進；瓦斯治理方法；基建礦井；礦井生產(chǎn)

高瓦斯突出礦井作為煤礦生產(chǎn)中的常見基建礦井類型，近年來被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)活動中。值得注意的是，盡管煤礦企業(yè)注重在礦井應(yīng)用下提高掘進速度，但實際掘進中，受高含量煤層瓦斯影響，導(dǎo)致掘進受到明顯影響。對此問題，采取較多控制瓦斯含量的方式，取得的效果并不理想。因此，本文對瓦斯治理方法在高瓦斯突出礦井中的應(yīng)用研究，具有十分重要的意義。

1 高瓦斯突出礦井概況

本文在研究中選取國內(nèi)某煤礦區(qū)域為例，該煤礦在構(gòu)造上有向西緩斜特征，逆斷層數(shù)量較多，煤層有明顯節(jié)理裂隙發(fā)育特征，且保持8°左右傾角，為8#煤層，煤層平均1.6～1.8m厚度，0.00002～0.1061m2（MPa2·d）透氣性系數(shù)。對煤層底板、頂板觀察，可發(fā)現(xiàn)底板處以巖質(zhì)泥巖為主，頂板有粉砂巖等砂質(zhì)泥巖。在煤層瓦斯含量上，8#煤層可達(dá)14.47m3/t，為高瓦斯突出礦井，在瓦斯流量衰減上，保持0.1757～1.0531d－1系數(shù)，其說明瓦斯抽放較為困難。另外，瓦斯含量在可采煤層中都較多，很難實現(xiàn)快速掘進。具體的瓦斯參數(shù)如表1：

表1 煤層瓦斯參數(shù)

2 煤巷快速掘進瓦斯治理方法的應(yīng)用分析

從該煤礦區(qū)域?qū)嶋H情況可發(fā)現(xiàn)，基建礦井生產(chǎn)中將面臨瓦斯治理難題，無論從瓦斯壓力或瓦斯含量上看，都會對煤巷快速掘進造成影響。對此問題，本文在研究中主要從三方面處理措施著手，包括穿層鉆孔條帶瓦斯抽放、大直徑鉆孔瓦斯抽放以及深孔松動爆破技術(shù)的應(yīng)用等。

2.1 穿層鉆孔條帶瓦斯抽放

煤巷掘進速度的提高，關(guān)鍵在于做好瓦斯的控制，此時可考慮對煤層瓦斯消突，由穿層鉆孔處進行瓦斯抽放。具體操作流程：第一，以煤層法線為參照，取頂板距其10m以上巖層，且保持15～20m平面位置，將抽放巖石巷道設(shè)置其中；第二，自巷道內(nèi)起，沿煤巷掘進區(qū)域進行穿層鉆孔施工，并做埋管抽放。需注意，穿層鉆孔在孔徑上應(yīng)保持75mm以上，以抽放半徑為依據(jù)確定鉆孔數(shù)量，避免有抽放空白帶存在。這樣在瓦斯抽放后，將保持為8m3/t以內(nèi)瓦斯含量或使瓦斯壓力保持在0.74MPa以下。

2.2 大直徑鉆孔瓦斯抽放

瓦斯治理的關(guān)鍵在于控制瓦斯超標(biāo)問題，可考慮將大直徑鉆孔瓦斯抽放方式引入。該方法實施過程：第一，布置鉆場。取8#煤層傾向作業(yè)面1803工作面作為研究對象，在其順槽巷道兩側(cè)預(yù)抽15m，且對60m掘進范圍的瓦斯處理，掘進中，應(yīng)注意每40m距離處，進行鉆場的交錯布置，布置后應(yīng)保證鉆孔控制為60m，兩幫錯距與單幫鉆場間距分別為10m、40m，并有20m的超前距離作為預(yù)留。整個鉆場在規(guī)格上，長、寬、高分別為4m、4m、2.8m；第二，布置鉆孔。該過程中需考慮到若直接掘進，極易出現(xiàn)煤體表面卸壓、松動問題，增加煤層透氣性，這樣在鉆孔布置時，將導(dǎo)致抽放鉆孔過程中有漏氣問題。對此情況，應(yīng)注意將巷道外是實煤體作為鉆孔布置煤層，可時抽放負(fù)壓得到保證。具體操作可細(xì)化為：第一，平面布置，于鉆場中進行6個鉆孔的布置，孔徑220mm，孔間距0.5m，且保持60m孔深，需注意該孔徑、孔深僅適用于1#、3#、5#三個孔中，其余三孔在孔徑、孔深上分別為75mm、60m，保持0.5m孔間距；第二，布置剖面，以煤層底板為參照，鉆孔高度應(yīng)為1.5m，且注意巷幫、第1孔應(yīng)保持1.5m間距；第三，孔深控制，以60m最為常見，但若鉆場施工條件較好且鉆機性能高，可考慮在孔深上適當(dāng)增加。

2.3 深孔松動爆破技術(shù)應(yīng)用

瓦斯抽放方式應(yīng)用下，若煤巷兩側(cè)15m區(qū)域中瓦斯消突目標(biāo)實現(xiàn)，可直接掘進，為使掘進中瓦斯含量得到進一步控制，引入鉆場布置方式，進行瓦斯的抽放，也為煤巷快速掘進提供安全保障。在這兩種方法基礎(chǔ)上，掘進中也可考慮引入短探檢測方法，如K1值法的應(yīng)用、鉆屑指標(biāo)法的應(yīng)用等，若檢測中發(fā)現(xiàn)所獲取的值超出規(guī)定范圍，便需對煤層做進一步處理，此時深孔松動爆破技術(shù)將發(fā)揮其效果，其應(yīng)用的目的在于使煤體有裂隙產(chǎn)生，瓦斯與應(yīng)力將從裂隙中釋放，煤層的透氣性因此得以提高。從深孔爆破技術(shù)應(yīng)用的要點看，主要對掘進前方的煤層進行鉆孔，可根據(jù)實際施工情況確定鉆孔數(shù)量，且鉆孔主要以控制孔、爆破孔為主，控制孔主要起到導(dǎo)向控制作用，爆破中將會貫穿爆破裂縫面，轉(zhuǎn)移此處應(yīng)力，使高壓瓦斯加速排放。通過這種方式的應(yīng)用，既使瓦斯壓力梯度降低，也可從時間、空間等角度進行超前防護。

3 煤巷快速掘進瓦斯治理方法的應(yīng)用效果研究

本次研究中取1803工作面為研究對象，對瓦斯治理方法應(yīng)用效果分析，在順槽掘進中，借助瓦斯抽放方法做區(qū)域消突，且使鉆孔終孔控制于巷道兩側(cè)15m區(qū)域中。同時，工作面掘進中，利用K1值法對瓦斯突出指標(biāo)進行檢測，對于超限問題，給予深孔爆破防突方式，在瓦斯快速抽放下，使順槽掘進速度提高。施工過程中可發(fā)現(xiàn)，可保持每天10～12m掘進進尺，瓦斯超限問題得以解決。由于鉆孔、鉆場、掘進工作面的布置，整個施工中為平行作業(yè)，不僅使掘進速度提高，且掘進安全性較高，為礦井的安全生產(chǎn)提供保障。

4 結(jié)語

瓦斯治理方法在高瓦斯突出礦井中的應(yīng)用是實現(xiàn)煤巷快速掘進的關(guān)鍵所在。本文在研究中可發(fā)現(xiàn)，對于所選取的礦井采用穿層鉆孔條帶瓦斯抽放、大直徑鉆孔瓦斯抽放以及深孔松動爆破技術(shù)，取得的瓦斯治理效果明顯。實際生產(chǎn)活動中，需根據(jù)礦井實際情況，采用針對性的瓦斯治理方法，以此達(dá)到瓦斯消突目標(biāo)，推動礦井生產(chǎn)能力的提高。

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（責(zé)任編輯：周 瓊）

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1009-2374（2017）12-0281-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.143

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