浅谈高瓦斯厚煤层巷道快速掘进及其瓦斯治理

摘要:论文简要介绍了双巷、三巷连采巷道施工新工艺，并将其与传统掘进工艺进行分析比较，结合寺河矿主采煤层瓦斯地质条件，制定了掘进巷道瓦斯综合治理措施，使矿井掘进速度得到显著提升，单月队组掘进进尺由500m提高到700m，有效缓解了矿井采掘接替紧张的局面。

关键词：高瓦斯；厚煤层；快速掘进；瓦斯治理

Discuss on Fast Advance and Gas Prevention of Tunnel in High Gas Thick Coal Seam

 (Sihe Mine of Jincheng Anthracite Mine Group, Jincheng City in Shanxi Province, 048205)

Abstract: The paper briefly introduces new craft of double and three tunnel parallel advancing, then contrasts it with traditional advancing craft, combined with gas and geological condition of mining seam in Sihe mine, the author gives out responsive measure of gas prevention, in a result, advancing velocity get obvious improvement, advancing distance increase from 500m to 700m in a month every advancing team, it alleviates unbalance situation of substitute between working face and advance greatly.

Key Words: high gas; thick coal seam; fast advance; gas prevention

0引言

晋城煤业集团寺河矿目前主采山西组3#煤层，煤层平均厚度为6.11m，瓦斯含量高，瓦斯涌出量大，应用传统的巷道掘进工艺进行掘进作业时，巷道掘进速度慢，掘进效率低，进而造成矿井采掘衔接紧张，严重制约了矿井的安全高效生产。瓦斯治理效果和掘进效率是制约矿井巷道掘进速度的两个关键因素，结合矿井自身煤层瓦斯地质条件，矿井对原有的掘进施工工艺进行了革新，由原来的单巷综掘工艺升级为双巷、三巷连采工艺，并制定了掘进巷道瓦斯综合治理措施，最终形成一整套与矿井煤层瓦斯地质条件相适应的高瓦斯厚煤层巷道快速掘进综合技术，使矿井掘进速度得到显著提升，单月队组掘进进尺由500米提高到700米，有效缓解了矿井采掘接替紧张的局面。

1双巷、三巷连采巷道施工技术

1.1双巷、三巷连采施工工艺概述

双巷、三巷连采工艺巷道掘进采用美国久益公司设计制造的12CM27-10E型连续采煤机完成割煤和装煤工序，方向由激光指示仪控制；选用飞利普斯公司制造的PM2110C梭车完成煤炭从连采机到给料破碎机的运输，选用美国斯坦姆勒公司制造的BF-14B-54-64C破碎机完成煤炭的破碎和转载工作；通过给料机把煤炭转载到胶带输送机运出；选用美国瓦格娜公司制造的ST-3.5S铲车来完成材料、设备的运送、搬移以及巷道浮煤的清理工作；选用飞尔奇公司制造的CHDDR-AC型双臂锚杆机来完成巷道顶锚杆和锚索的打眼和安装工作，选用MQB—35J(25J)手持风动钻机来完成帮锚杆的打眼和安装工作。

施工组织采用“四、六”制作业，三班生产，一班检修准备。具体的施工工艺流程如下：

交接班→安全检查→校对激光（巷道为偏中线，三巷中线距巷道南帮均为3.5米） →连采机进入已支护好的巷道割、装煤至梭车运煤→切槽、采垛达循环进度后→连采机转移巷道→锚杆机进入已割好的巷道内进行支护→安全检查敲帮问顶→用锚杆机的临时支臂进行临时支护→永久支护完成后转移巷道→接风筒，铲车清理浮煤→自检验收。双巷、三巷连采工艺掘进巷道施工布置见图1。

图1  双巷、三巷连采工艺巷道施工布置示意图^[1]

1.2与传统掘进工艺的比较

对于传统的单巷掘进工艺来说，巷道掘进与支护采用串行作业，掘进与支护两个工序相互影响，浪费了大量时间，掘进效率低，掘进速度慢；传统的双巷掘进工艺相比单巷掘进工艺，掘进与支护采用平行作业，两个工序互不影响，掘进速度及效率得到了显著提高，但受设备技术能力的限制，掘进速度仍无法适应矿井高产高效的要求；双巷、三巷连采工艺均采用世界先进的巷道施工技术及设备，掘进与支护两个工序采用平行作业，掘进效率高，掘进速度快，安全性高，单月掘进速度可达700m以上，具有传统掘进工艺无法比拟的技术优势，可以更好地适应矿井高产高效的要求，促进矿井采掘衔接平衡^[2]。

2掘进巷道瓦斯综合治理技术

瓦斯治理效果一直是制约高瓦斯矿井巷道掘进速度的关键因素之一^[3]。就高瓦斯厚煤层掘进巷道瓦斯治理而言，完善、稳定、可靠的通风系统是掘进巷道瓦斯治理的基础；而通过瓦斯抽放，将煤层内富集的大量瓦斯抽出，有效降低煤层瓦斯含量，从根本上减少巷道掘进期间煤壁瓦斯涌出量则是掘进巷道瓦斯治理的根本措施^[4]。因此，矿井从通风和瓦斯抽放两个方面入手，在巷道掘进过程中，通过加强局部通风技术管理，保证局部通风设备设施完好，掘进巷道风流连续、有效、稳定、可靠，为掘进创造了良好的通风条件；通过加强区域及局部瓦斯抽放技术管理，坚持先抽后掘、边抽边掘，并对抽放效果进行评价，直至掘进区域内瓦斯含量符合国家瓦斯抽采要求，使掘进作业始终处在瓦斯抽放覆盖的区域内，为巷道掘进作业创造了良好的安全条件。

2.1局部通风

对于双巷、三巷连采工艺来说，掘进巷道局部通风双巷采用“一进一回”的通风方式，三巷采用“两进一回”的通风方式，工作面迎头采用局部通风机“压入式”供风，随着掘进巷道长度的不断延伸，在相邻两条巷道之间每50m贯通一联络横川，新通风横川贯通以后，同时在进回风巷之间原来的通风横川内构筑调节风窗，在进回风巷道之间始终只保留一个通风横川，不断引入全风压风流，有效解决了长距离巷道的局部通风技术难题。

2.2瓦斯抽放

在巷道掘进作业过程中，寺河矿严格执行“先抽后掘”的瓦斯治理方针，坚持井下瓦斯区域预抽与局部抽放相结合的瓦斯抽放原则，瓦斯抽放能力及效果得到了显著提升。

2.2.1井下区域瓦斯预抽

采用MK系列以及VLD千米钻机施工长距离瓦斯抽放钻孔，对于准备掘进的区域进行区域瓦斯预抽，有效降低掘进区域内煤层瓦斯含量，从根本上减少了掘进巷道瓦斯涌出量。

2.2.2边抽边掘

随着掘进距离的不断增大，每50m贯通一联络横川，每200m施工一钻场，在横川和钻场内按设计施工抽放钻孔，抽放一段时间后对抽放效果进行评价，若此时煤层瓦斯含量大于8m³/t，继续抽放，直至掘进前方区域煤体残存瓦斯含量降至8 m³/t以下，方可开始掘进作业。

2.2.3工作面迎头钻孔抽放

根据生产需要，在工作面迎头施工一定数量的钻孔，对工作面前方煤体内的瓦斯进行抽放，抽放钻孔控制范围至少保证巷道轮廓线两侧8m，前方10米，抽放一段时间后，通过测定瓦斯含量对瓦斯预抽效果进行评价，若抽放后煤层残存瓦斯含量降至8 m³/t以下，达到国家规定的瓦斯抽采要求，则允许掘进作业的开展；若此时煤层残存瓦斯含量仍大于8m³/t，则继续抽放，直至掘进前方区域煤体残存瓦斯含量降至8m³/t以下^[5]。

3结论及建议

（1）双巷、三巷连采工艺采用国际上先进的技术设备，掘进与支护两个工序平行作业，互不影响，单月掘进进尺可达700m以上，与传统掘进工艺相比，速度快，效率高。

（2）局部通风方面，双巷、三巷连采工艺掘进巷道采用采用“一进一回”、“两进一回”的通风方式，通过不断引入矿井全风压风流，使巷道保持全风压通风，工作面采用局部通风机压入式供风，局部通风系统更趋合理，风流稳定，可靠性高，有效解决了长距离巷道的通风技术难题；但是需要结合掘进进度，对通风设施及时进行调整，并加强通风设施管理，减少横川漏风量，避免出现循环风及巷道微风作业。

（3）瓦斯抽放方面，做到井下区域预抽与局部抽放相结合，坚持先抽后掘，边抽边掘，并对抽放效果进行可靠评价，使掘进作业始终处在符合国家瓦斯抽采要求的区域内，从根本上减少了掘进巷道瓦斯涌出，为掘进作业创造了良好的安全条件。

（4）在做好掘进巷道瓦斯治理的前提下，寺河矿通过革新巷道掘进施工工艺，实现了高瓦斯厚煤层中巷道的快速掘进，有效缓解了矿井采掘衔接紧张的局面。

参考文献

[1] 司利军. 连续采煤在寺河矿的实践[J]. 煤炭工程，2004，6：38~40

[2] 刘涛. 寺河矿井盘区巷道布置及掘进工艺[J]. 煤矿设计，2001，3：3~6

[3] 俞启香. 矿井瓦斯防治[M]. 徐州：中国矿业大学出版社，1992

[4] 于不凡. 煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册 [M]. 北京：煤炭工业出版社，2000

[5] 国家安全监督生产管理总局. 煤矿瓦斯抽采基本指标[s].

作者简介