文/張世豪

長(zhǎng)期以來(lái)，高瓦斯礦井煤層巷道掘進(jìn)受瓦斯影響很大，是制約煤層巷道快速掘進(jìn)、影響生產(chǎn)銜接和安全的主要因素。因此，必須采取有效的瓦斯治理方法和生產(chǎn)組織形式，降低煤層瓦斯含量和瓦斯壓力，杜絕煤與瓦斯突出事故，減少和消除瓦斯對(duì)生產(chǎn)的影響，保障礦井安全。在通過(guò)對(duì)高瓦斯礦井多年的瓦斯防治經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上，提出以下一體化解決方法，即立體化抽放、低瓦斯掘進(jìn)、多頭面組織、遞進(jìn)式抽掘快速施工方法。該方法在晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦西區(qū)高瓦斯區(qū)域應(yīng)用，取得了較好的效果。

一、地面抽采

寺河礦的西區(qū)、北區(qū)及其周邊礦井，如胡底、岳城等井田，瓦斯含量在 18m3/t～25m3/t之間，局部含量更高，瓦斯壓力在1～2.5MPa之間。如不采取抽放措施，在開采掘進(jìn)時(shí)，如遇到軟煤區(qū)、構(gòu)造帶或應(yīng)力集中區(qū)，必然會(huì)發(fā)生煤與瓦斯突出。因此，在瓦斯含量≧16m3/t時(shí)，必須進(jìn)行地面抽放。

地面瓦斯抽放鉆孔間距常規(guī)為300×300m間距的正方形布置，鉆孔的抽采半徑為150m，從寺河井田的地面抽采看效果明顯，但其缺點(diǎn)是抽采時(shí)間較長(zhǎng)。為了縮短抽采時(shí)間，可根據(jù)煤層瓦斯等值線圖、煤層構(gòu)造分布等情況，進(jìn)行鉆孔間距的設(shè)計(jì)布置，將鉆孔的間距縮小為100～200m，同時(shí)加大抽放量，這樣抽采時(shí)間將大大縮短，以保證采掘銜接的需要。一般情況下，地面瓦斯抽采時(shí)間通常可考慮5～10年的時(shí)間。

二、井下區(qū)域抽放

1.順層平行鉆孔抽放

（1）區(qū)域平行鉆孔抽采工藝。主要是利用煤層大巷、盤區(qū)巷道及工作面順槽巷道，向兩側(cè)煤層布置抽放鉆孔進(jìn)行區(qū)域抽放。目前現(xiàn)場(chǎng)采用的設(shè)備主要有MKD-5S以及MK-6型K鉆機(jī)施工。鉆孔設(shè)計(jì)長(zhǎng)度根據(jù)區(qū)域的范圍、鉆機(jī)的性能、煤層地質(zhì)條件、煤層賦存等情況進(jìn)行選擇，鉆孔深度一般為200m～300m，利用集中巷道向兩側(cè)煤體輻射鉆孔。目前鉆孔間距一般選取范圍在 1.5～3m。

在采煤工作面兩側(cè)順槽內(nèi)進(jìn)行施工鉆孔，鉆孔設(shè)計(jì)長(zhǎng)度要根據(jù)工作面長(zhǎng)度而定，一般情況下，在切眼向外500m范圍內(nèi)，鉆孔間距為1m，500～1000m 范圍內(nèi)，鉆孔間距為1.5m，再向外的鉆孔間距為3m。

（2）多巷梯次短抽快掘工藝。先掘回風(fēng)巷超前貫通點(diǎn)10m，再?gòu)倪M(jìn)風(fēng)巷一向回風(fēng)巷掘進(jìn)貫通，貫通前回風(fēng)巷風(fēng)筒要超過(guò)貫通口，從而避免貫通風(fēng)流相抵短路，貫通后進(jìn)風(fēng)巷一風(fēng)機(jī)停機(jī)，形成全負(fù)壓通風(fēng)。再施工進(jìn)風(fēng)巷二與進(jìn)風(fēng)巷一貫通，貫通點(diǎn)要滯后進(jìn)風(fēng)巷一迎頭5m。在回風(fēng)巷、進(jìn)風(fēng)巷二布置兩個(gè)耳朵鉆場(chǎng)。巷道梯掘工藝如圖1。

圖1 巷道梯掘工藝

抽放與掘進(jìn)是匹配梯次工藝，一個(gè)橫貫為50m，所以迎頭抽放距離要控制在60m～70m，這是抽放最有效區(qū)域。增大瓦斯鉆孔也是解決抽采最有效的手段，可同時(shí)加大PV管和蛇形管管徑，減少抽采阻力。

2.區(qū)域遞進(jìn)式鉆孔抽放

區(qū)域遞進(jìn)式抽采主要采用千米鉆機(jī)在煤層大巷、盤區(qū)巷道及工作面順槽巷道兩側(cè)布置鉆場(chǎng)，千米鉆機(jī)利用鉆場(chǎng)進(jìn)行施工作業(yè)，區(qū)域性抽放鉆孔呈扇形布置，每個(gè)鉆場(chǎng)布孔數(shù)量和設(shè)計(jì)深度根據(jù)生產(chǎn)銜接和工作面長(zhǎng)度確定。一個(gè)抽采單元設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度為300～800m，鉆孔未端覆蓋接替巷道、工作面順槽巷道或接替鉆場(chǎng)，并超過(guò)30m。每個(gè)鉆孔施工2～3個(gè)分支，分支水平垂距為12～15m，單孔施工總進(jìn)尺一般為1000～2000m左右，鉆孔施工直徑為96mm。鉆孔孔口抽放負(fù)壓要達(dá)到13Kpa以上，濃度一般保證在70%以上。

利用千米鉆機(jī)進(jìn)行區(qū)域遞進(jìn)式抽采時(shí)效果更加明顯。每個(gè)鉆孔安設(shè)檢測(cè)孔，定期測(cè)定每個(gè)鉆孔的參數(shù)，如負(fù)壓、流量、瓦斯?jié)舛鹊?，?duì)檢測(cè)的數(shù)據(jù)要進(jìn)行認(rèn)真分析，特別是在煤層構(gòu)造區(qū)域、瓦斯賦存區(qū)域，要根據(jù)瓦斯的濃度、流量調(diào)整抽放負(fù)壓，以提高抽采效果。區(qū)域抽采時(shí)間要保證1～1.5年。

三、瓦斯含量隨鉆測(cè)定

在進(jìn)行瓦斯有效抽采的基礎(chǔ)上，還應(yīng)及時(shí)對(duì)抽采效果進(jìn)行檢驗(yàn)。煤層瓦斯含量是計(jì)算井田煤層瓦斯儲(chǔ)量與礦井瓦斯涌出量的基礎(chǔ)，也是預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的重要參數(shù)之一。煤炭科學(xué)研究總院重慶分院近幾年來(lái)研究了直接快速準(zhǔn)確測(cè)定煤層瓦斯含量的技術(shù)和裝備，最大取樣深度達(dá)到50m（30m以內(nèi)效果最好）以上。測(cè)定參數(shù)控制在取樣后一天內(nèi)得出，準(zhǔn)確率達(dá)到85%以上，該項(xiàng)研究非常值得我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用。

四、煤巷快速掘進(jìn)生產(chǎn)組織

1.生產(chǎn)組織形式

為了避免和消除窩工、停工現(xiàn)象，更有效的發(fā)揮掘進(jìn)效能，增加掘進(jìn)隊(duì)伍的掘進(jìn)進(jìn)尺，在生產(chǎn)組織中采用一組一頭多巷的勞動(dòng)組織形式，以保證瓦斯抽采時(shí)間和抽采效果。幾條巷道盡可安排在相距較近的地點(diǎn)，以便于組織生產(chǎn)。圖2所示為6條巷道平行掘進(jìn)的布置形式，可以由一支隊(duì)伍承擔(dān)掘進(jìn)任務(wù)。

圖2 一隊(duì)6巷掘進(jìn)布置圖

2.掘進(jìn)斷面

目前，煤層巷道斷面在向著大的方向發(fā)展，根據(jù)胡底礦的3#煤層賦存情況，所有掘進(jìn)巷道均采用見頂見底5×6m的斷面掘進(jìn)為宜，其主要目的是：利用掘進(jìn)巷道可以增加掘進(jìn)煤量；有利于“三下”煤炭資源的有效回收，增加礦井的經(jīng)濟(jì)效益。

3.主要設(shè)備

在實(shí)踐施工中，設(shè)備可選用煤巷CZM系列鉆裝錨機(jī)組。該系列機(jī)組是集打眼、裝煤、支護(hù)于一體的采掘設(shè)備，適用于斷面30m2的設(shè)備有2臂、4臂兩種，當(dāng)采用4臂煤巷鉆裝錨機(jī)組時(shí)，掘進(jìn)速度可以大大加快。

四、經(jīng)濟(jì)效益分析

以采用CZM4-180/36煤巷鉆裝錨機(jī)組施工為例，胡底礦配備3支掘進(jìn)隊(duì)伍，每支隊(duì)伍的人數(shù)約50人，每支隊(duì)伍分別承擔(dān)6條巷道的施工任務(wù)。每個(gè)聯(lián)絡(luò)巷間距為50m，聯(lián)絡(luò)巷長(zhǎng)度為50m。

每支隊(duì)伍均按照“三八”作業(yè)制作業(yè)，循環(huán)進(jìn)度為1.5m，班進(jìn)3m，日進(jìn)9m，每個(gè)月按照28天計(jì)算，煤的容重為1.46t/m3，這樣一體化機(jī)放炮掘進(jìn)的塊率可達(dá)到65%。目前塊煤的價(jià)格大約為600元/t，末煤的價(jià)格為400元/t，一支隊(duì)伍在6條巷道間交替掘進(jìn)與抽采，年銷售收入可達(dá)21059.709萬(wàn)元。

按照以上抽采與掘進(jìn)的生產(chǎn)組織形式，利用煤巷鉆裝錨一體化機(jī)組，不僅可以達(dá)到巷道大斷面快速施工的目的，同時(shí)還可實(shí)施“三下”煤炭資源大斷面掘進(jìn)回收。

五、結(jié)論

高瓦斯礦井煤層巷道掘進(jìn)，受瓦斯影響很大，采用立體化抽放、低瓦斯掘進(jìn)、多頭面組織、遞進(jìn)式抽掘快速施工方法，可有效降低煤層瓦斯含量和瓦斯壓力，可使得礦井在保證安全的情況下，取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。