关于3#煤层巷道快速掘进的探讨

刘俊明

摘 要：介绍了石泉煤矿3#煤层的瓦斯地质条件、当前掘进巷道施工工艺以及瓦斯治理措施。为提升矿井煤巷掘进速度，有效解决采掘衔接问题，结合矿井相关资料探讨了大断面掘进问题。

关键词：3#煤层；瓦斯治理；深孔预抽；大断面掘进

中图分类号：TD263 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.101

本矿井掘进巷道3#煤层赋存于二叠系山西组下部地层中，属陆相湖泊型沉积，煤层厚度稳定（平均6.14 m）。用《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ 1018—2006）对矿井瓦斯涌出量进行分源预测，开采301采区，矿井绝对瓦斯涌出量为64.26 m3/min，相对瓦斯涌出25.45 m3/t。根据《煤矿安全规程》133条规定，山西石泉煤业有限责任公司属高瓦斯矿井。

1 102两顺槽掘进方案

102掘进工作面瓦斯涌出量预测最大值达5.90 m3/min，矿通风部在煤炭科学研究总院沈阳研究院的指导下制定了如下瓦斯治理方案。

1.1 加强通风

考虑到102顺槽掘进长度较长，决定前期采用一台2×45 kW局扇，配备一路Φ1 000 mm风筒供风，后期增设一台2×55 kW局扇，再配备一路Φ1 000 mm风筒，从而形成两路风筒分别沿巷道两帮同时向工作面供风，确保通风系统的稳定运行。两路风筒供风解决了远距离回风不畅问题，但其缺点也接踵而来，主要有：①工作面粉尘在空间、时间范围上明显增加；②两路风流极易形成或大或小的涡流区；③给整个工作面的管线布置带来了诸多不便，致使工作面高低压电缆（包括信号、监控、通讯、照明等）、风水管线、各种瓦斯管线吊挂混乱，难以满足质量标准化的要求。

1.2 采用巷帮钻场“边抽边掘”的措施

采用巷帮钻场“边抽边掘”措施的目的是：①拦截巷道周边煤体向掘进巷道释放瓦斯；②提高掘进效率。钻场设计如图1所示。

1.2.1 钻场布置

在巷道两帮分别施工钻场，两侧分别每隔100 m布置一个钻场，两帮钻场在巷道轴线方向的间距为50 m。

1.2.2 钻孔设计

每个钻场向巷道掘进方向钻4个钻孔，钻孔孔径为94 mm，孔深120 m。钻孔要求“打一、封一、抽一”。钻孔数量可根据现场瓦斯涌出情况适当增加。

1.2.3 钻场施工及效果

预先在钻场位置打设锁口锚索，向迎头掘进5 m后，返掘钻场。钻场做成后开始打钻，工作面随之以每班4.0 m的标定正常掘进。然而，当掘离钻场15 m后，工作面瓦斯居高不下，迫使停掘打钻，加之巷帮钻场打孔时间长，导致一月有效掘进时间为12 d左右，甚至更短。后来工作面又同步采取“浅孔小循环排放”和“两掘一钻”（即两个班掘进，一个班打排放卸压钻孔）的措施。该措施24 h一个循环，即一个小班钻孔，掩护另两个小班掘进。钻孔施工采用ZQSJ-140/4.1架柱支撑气动手持式钻机打孔（每个掘进工作面设置2台），钻孔数量为13个Ф75 mm，钻孔深度为18 m。满足抽放时间（4 h）后，进行效果检验（危险性预测采用MD-2型钻屑瓦斯解析仪预测）。如果检验指标超限，则再次补打5～8个瓦斯排放钻孔循环作业，直至S、△h2降至临界值以下。掘进速度虽然有些许提升，但有效掘进时间依然不理想（16 d左右）。

瓦斯治理效果是制约本矿井巷道掘进速度的关键因素，而拥有完善、稳定、可靠的通风系统则是掘进巷道瓦斯治理的基础。因此，矿井必须从通风和瓦斯抽放两个方面着手：①通过加强区域和局部瓦斯抽放技术管理，坚持“先抽后掘、边抽边掘”的原则，使掘进作业始终处于瓦斯抽放覆盖区内，为掘进作业创造良好的条件；②通过改进掘进巷道施工工艺，为掘进作业创造良好的通风条件。

2 深孔预抽

没有抽不出的瓦斯，只有打不到的钻孔。煤层瓦斯抽放效率的高低关键在于抽放周期是否足够、抽放半径是否恰当。工作人员要在加大钻孔数量的同时，增加抽放周期。

深孔预抽时，缩小钻场间距为45 m，并重新布置钻场。钻场钻孔草图如2所示，可采取3种钻孔布置方式：①距煤壁750 mm平行线上布置5个孔径为130 mm的钻孔，孔深50 m，服务于工作面预抽；②距煤壁1 250 mm平行线上布置4个孔径为94 mm的钻孔，孔深120 m，以拦截巷道煤壁瓦斯释放；③距煤壁1 750 mm平行线上布置4个孔径为94 mm的钻孔，孔深300 m，服务于外围预抽。

3 大断面掘进

两顺槽采用6 m大断面掘进工艺。巷道布置专用挡风墙，以7∶8（即2.8 m+3.2 m）的比例全程隔断，采用一进一回的方式通风，通过不断引入矿井全风压风流，解决长距离巷道的局部通风技术难题，使巷道始终保持在全风压通风状态。工作面仍采用局部通风机压入式供风。巷道设备布置如图3所示，在2.8 m巷道内设置皮带输送机、瓦斯抽放主管路和压风、压水、排水管路，在3.2 m巷道内设置轨道运输设备、压水施救装置、电缆、信号等线路及风筒。专用挡风墙采用以铁丝网为龙骨的双层非助燃风布密封的续接式挡风设施，顶部固定采用3 m板梁压接，并采用金属摩擦柱支撑板梁的方式，用黄土或煤压茬密封底部。

4 结束语

随着煤炭开采深度的增加，高瓦斯矿井已不属于个别存在。高、突矿井的开采已经提上日程，怎样才能安全、快速、高效地开采煤矿，依然是我们煤矿工程技术人员面临的严峻课题。我们不仅要依靠高质量的机械，更不能忽视生产工艺的创新和设计。

〔编辑：王霞〕