摘 要：超前鉆孔是目前國內(nèi)外使用比較廣泛和比較有效的一種煤巷掘進(jìn)局部防突措施。文章優(yōu)化超前鉆孔布置參數(shù)，通過ANSYS驗(yàn)證優(yōu)化后瓦斯抽放效果，實(shí)現(xiàn)安順煤礦煤巷快速掘進(jìn)，也為煤與瓦斯突出礦井的煤巷掘進(jìn)提供了一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：煤巷掘進(jìn)；超前鉆孔；ANSYS軟件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.081

1 問題提出

安順煤礦9103運(yùn)輸巷掘進(jìn)面位于瓦斯含量較高的大洞口井田區(qū)域，在煤巷掘進(jìn)過程中，瓦斯突出危險(xiǎn)性極大，因此采用超前鉆孔抽放瓦斯。但現(xiàn)場鉆孔掘進(jìn)工程量較大，瓦斯排放等待放時(shí)間長，嚴(yán)重影響煤巷掘進(jìn)速度，影響礦井采煤和掘進(jìn)正常接替和礦井的安全生產(chǎn)。通過優(yōu)化鉆孔布置，找到一種適用于該區(qū)域煤巷掘進(jìn)的超前鉆孔參數(shù)迫在眉睫。

2 超前鉆孔防突技術(shù)措施

（1）鉆孔優(yōu)化前的布置。9103運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面的超前鉆孔布置參數(shù)是參照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體參數(shù)如下：鉆孔的孔徑為75 mm，孔深為6m，鉆孔超前掘進(jìn)工作面的距離大于5m。9103運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面布置3排共計(jì)15個(gè)鉆孔，如圖1所示。

（2）鉆孔優(yōu)化后的布置。鉆孔采用如圖1所示的矩形布置方式，瓦斯釋放時(shí)間較長，后續(xù)工序等待時(shí)間較長，影響工作面掘進(jìn)速度。根據(jù)相關(guān)資料，在鉆孔數(shù)量一致的情況下，鉆孔的三角形排列比矩形排列具有很大的優(yōu)勢。所以，設(shè)計(jì)改矩形鉆孔排列為三角形鉆孔排列，9103運(yùn)輸巷掘進(jìn)工作面布置3排共計(jì)14個(gè)鉆孔，優(yōu)化后的超前鉆孔布置如圖2所示。

3 模型建立

本文選用大型通用有限元軟件ANSYS對優(yōu)化前后的超前鉆孔進(jìn)行瓦斯排放效果比較。ANSYS軟件是美國ANSYS研究開發(fā)，集分析電場、磁場、聲場、結(jié)構(gòu)、流體于一體的有限元分析軟件。假設(shè) 9103工作面煤層是各向同性和連續(xù)的，并且為水平分布，煤體中的斷層、裂隙暫不考慮。采用有限元軟件ANSYS分析比較優(yōu)化前后超前鉆孔瓦斯抽放效果比有限差分元FLAC3D具有更大的優(yōu)越性。掘進(jìn)面瓦斯參數(shù)見表1。

在使用ANSYS軟件進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，以巷道中心線為對稱軸，取超前鉆孔底部的一半作為研究對象，設(shè)定相同瓦斯壓力的情況下，采用智能網(wǎng)格劃分四邊形單元，模擬重點(diǎn)是考察抽放鉆孔對孔隙壓力的影響。

4 模擬結(jié)果

可以從圖4中看出，在采用相同直徑的鉆孔條件下，優(yōu)化鉆孔排列方式，可以得到優(yōu)化后的超前鉆孔瓦斯抽放效果比優(yōu)化前的效果好，即在相同的時(shí)間內(nèi)，巷道的瓦斯涌出量大大增加，減少瓦斯抽放時(shí)間。

5 結(jié)語

在9103運(yùn)輸巷掘進(jìn)面檢驗(yàn)三角排列超前鉆孔的瓦斯抽放效果，得到在掘進(jìn)工作面的巷道，瓦斯涌出量增加，后續(xù)工序等待超前鉆孔抽放瓦斯的時(shí)間減少。這是由于優(yōu)化后超前鉆孔的實(shí)施，使瓦斯得到充分的釋放的緣故。優(yōu)化了鉆孔的布置參數(shù)，在保證礦井的安全生產(chǎn)的前提下，減少了超前鉆孔的掘進(jìn)工作量，提高了掘進(jìn)速度，實(shí)現(xiàn)了突出煤層煤巷快速掘進(jìn)。

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作者簡介：余進(jìn)江（1987-），男，貴州畢節(jié)人，碩士，助教，研究方向：礦業(yè)工程、巖土工程、結(jié)構(gòu)工程。endprint