劉峰

（晉煤集團(tuán)寺河礦，山西晉城048205）

1 掘進(jìn)工作面瓦斯事故原因

1.1 采掘深度與開采強(qiáng)度不斷增大

隨著我國煤礦科技的發(fā)展，煤礦開采的機(jī)械化水平越來越高，綜合機(jī)械化掘進(jìn)已成為很多礦井主要采用的掘進(jìn)方式。該掘進(jìn)方式掘進(jìn)強(qiáng)度大、掘進(jìn)速度快、工作面落煤、裝煤以及運(yùn)煤連續(xù)性強(qiáng)，這樣工作面易涌出大量瓦斯，瓦斯災(zāi)害事故也會越來越嚴(yán)重。同時(shí)，隨著煤礦埋深的增大，煤層瓦斯含量也會增多。在礦井向深部開采發(fā)展的過程中，煤層壓力也會越來越大，使得有效防治煤與瓦斯突出問題也會越來越難[1]。

1.2 集約化開采程度越來越高

近年來，在煤礦開采強(qiáng)度及開采規(guī)模不斷增大的同時(shí)，煤礦開采的機(jī)械化、集約化水平也越來越高。一些煤礦企業(yè)為獲得更高的回采率，正在不斷增大采區(qū)走向長度。掘進(jìn)巷道內(nèi)煤壁暴露面積越來越大，掘進(jìn)作業(yè)中遇到的復(fù)雜問題也越來越多，工作面涌出瓦斯量不斷增多，非常容易造成瓦斯超限，引發(fā)瓦斯爆炸事故。

1.3 瓦斯治理技術(shù)及通風(fēng)設(shè)備跟不上

隨著礦井開采年限的增加，礦井煤炭資源量不斷減少，掘進(jìn)巷道長度越來越長，巷道漏風(fēng)量不斷增多，通風(fēng)阻力不斷增大，這樣到達(dá)掘進(jìn)工作面的實(shí)際有效風(fēng)量會越來越少。要想使掘進(jìn)工作面獲得更多的有效風(fēng)量，需增大局部通風(fēng)機(jī)的最大供風(fēng)量[2]，但對于供風(fēng)量的增加受很多技術(shù)條件以及多方面因素的限制，一些大功率通風(fēng)機(jī)只適合在部分礦區(qū)運(yùn)用，使得瓦斯治理更加艱難。

2 煤巷掘進(jìn)工作面瓦斯治理措施

2.1 強(qiáng)化工作面預(yù)測作業(yè)

掘進(jìn)工作面在實(shí)施采掘作業(yè)前，應(yīng)先進(jìn)行預(yù)測作業(yè)。在實(shí)際生產(chǎn)中，可把采掘工作面細(xì)分為突出危險(xiǎn)工作面與無突出危險(xiǎn)工作面。特別是采掘突出危險(xiǎn)工作面前，應(yīng)先進(jìn)行相關(guān)預(yù)測并采取有效措施來防治突出危險(xiǎn)。應(yīng)先在充分了解工作面前方具體地質(zhì)構(gòu)造、所含瓦斯?jié)舛扰c應(yīng)力大小的情況下，采取相關(guān)措施如預(yù)抽瓦斯、進(jìn)行松動爆破以及固化煤體等措施來防治突出危險(xiǎn)。

2.2 增大供風(fēng)量

裝設(shè)大功率通風(fēng)機(jī)，借助充足的風(fēng)量可有效稀釋掘進(jìn)施工面瓦斯?jié)舛龋玫乇Ｕ习踩a(chǎn)。在巷道斷面面積大小變化不大時(shí)，通過裝設(shè)大功率通風(fēng)機(jī)，可顯著增大掘進(jìn)工作面通風(fēng)量[3]。但受技術(shù)條件的限制，也無法無限增大通風(fēng)機(jī)功率，再者基于技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素，掘進(jìn)工作面最高風(fēng)速也不宜過大，不能無限制一味地增大風(fēng)量。

2.3 變單巷掘進(jìn)為雙巷掘進(jìn)

單巷掘進(jìn)由于巷道距離過長，很難滿足通風(fēng)需求，同時(shí)也不利于瓦斯的抽放。對此，可通過把單巷掘進(jìn)科學(xué)、合理地改為雙巷掘進(jìn)，在巷道掘進(jìn)過程中，兩巷道各掘進(jìn)一段距離后，在兩巷道間掘一個連通巷進(jìn)行連通，可讓其中一個巷道來進(jìn)風(fēng)，讓另一個巷道進(jìn)行回風(fēng)，兩巷道通過連通巷連通。在掘成第二個連通巷后，隨之封閉第一個連通巷，由第二個連通巷來承擔(dān)第一連通巷的職能，這樣依次往前掘進(jìn)施工，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)借助此種方法，可把掘進(jìn)工作面瓦斯?jié)舛蕊@著降低，能更好地防治各類瓦斯事故[4]。

2.4 抽放瓦斯

隨著人們對瓦斯抽放技術(shù)的長期探索研究，當(dāng)前形成的采掘工作面瓦斯抽放技術(shù)種類越來越多，技術(shù)也越來越成熟，各類地質(zhì)條件與巷道布置方式下的采掘工作面瓦斯抽放技術(shù)已較全面，并有相應(yīng)的成套裝備與技術(shù)可供人們選用。

2.4.1 地面鉆井抽放

該種抽放方式主要用來對老采空區(qū)內(nèi)積聚的瓦斯進(jìn)行抽采。在工作面回采作業(yè)中，由開切眼起，隨工作面的不斷推進(jìn)，形成的采動裂隙也會越來越大，其中位于采空區(qū)中部的采動裂隙通常發(fā)育最明顯，當(dāng)采動面積足夠大后，采空區(qū)中部的采動裂隙會逐步壓實(shí)，這時(shí)通常在采空區(qū)四周會形成一連通的采動裂隙發(fā)育區(qū)，這也就是通常所說的采動裂隙“O”型圈。參照卸壓瓦斯抽放“O”理論，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，通常應(yīng)在距工作面巷道30～70 m之間布設(shè)采動區(qū)鉆孔，這樣可更好地抽放采空區(qū)瓦斯。

2.4.2 井下定向水平長鉆孔抽放

該方法屬于煤巷掘進(jìn)前的一種預(yù)抽法，可大幅降低煤壁掘進(jìn)時(shí)瓦斯涌出量，使掘進(jìn)工作面瓦斯?jié)舛茸冃?，?shí)現(xiàn)安全掘進(jìn)[5]。其鉆孔布置方式如圖1所示。此外，為提高實(shí)際掘進(jìn)速度，應(yīng)在掩護(hù)抽放的情況下進(jìn)行鉆孔，如應(yīng)用千米鉆機(jī)可鉆出長鉆孔與拐彎鉆孔，使煤層裂隙更大，具有更好的透氣性，可進(jìn)一步提高預(yù)抽煤層實(shí)際抽放效率，有助于巷道更高效、更快速的掘進(jìn)。

圖1 井下定向水平長鉆孔抽放瓦斯示意圖

2.4.3 巷道抽放

圖2為典型的巷道抽放瓦斯布孔示意圖。巷道抽放法可對掘進(jìn)工作面瓦斯超限問題以及煤與瓦斯突出問題進(jìn)行有效防治，但這樣方法易造成瓦斯抽放工作與煤巷掘進(jìn)工作彼此影響，易引發(fā)采掘平衡失調(diào)等問題，且采用巷道抽放法治理瓦斯只適合治理透氣性較好的煤層瓦斯。

圖2 井下巷道抽放瓦斯示意圖

2.4.4 平面扇形邊掘邊抽

圖3為該種方法抽放鉆孔布置示意圖。當(dāng)前，國內(nèi)很多高瓦斯礦井以及煤與瓦斯突出礦井應(yīng)用邊掘邊抽方式來對瓦斯突出問題以及瓦斯超限問題進(jìn)行防治[6]。

圖3 平面“扇形”邊倔邊抽瓦斯示意圖

應(yīng)用邊掘邊抽瓦斯治理技術(shù)，可有效治理高瓦斯具有突出危險(xiǎn)的煤層。這種瓦斯治理技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)可改善煤體內(nèi)部物理力學(xué)性質(zhì)，使掘進(jìn)煤層時(shí)的突出危險(xiǎn)顯著降低?？捎行Х乐尉蜻M(jìn)工作面瓦斯超限問題，有利于更快速的掘進(jìn)高突區(qū)域煤巷。有助于緩解突出礦井采掘關(guān)系失調(diào)現(xiàn)象，可進(jìn)一步提高采掘經(jīng)濟(jì)效益與安全效益。使巷道掘進(jìn)時(shí)的絕對瓦斯涌出量減少，這樣可從根本上解決礦井瓦斯超限問題，使通風(fēng)瓦斯管理更簡單，掘進(jìn)巷道作業(yè)環(huán)境更良好。邊掘邊抽治理瓦斯技術(shù)的缺點(diǎn)主要為：在給巷幫鉆場進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，易引發(fā)局部瓦斯積聚現(xiàn)象。實(shí)際封孔質(zhì)量要求相對較高。需進(jìn)一步深入優(yōu)化鉆孔與煤壁間參數(shù)。進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時(shí)需掘鉆場較多，巷道掘進(jìn)施工量顯著增大。對于平面扇形布孔，只能在薄煤層與中厚煤層中適用。由于掘鉆場、鉆抽放孔以及鋪設(shè)瓦斯管路等都需在同一巷道內(nèi)開展，巷道內(nèi)施工工序多，不易組織管理，且各工序間易發(fā)生脫節(jié)，易影響快速掘進(jìn)。

3 結(jié)語

煤巷掘進(jìn)工作面是瓦斯災(zāi)害事故的高發(fā)區(qū)，一旦發(fā)生瓦斯災(zāi)害事故，必然會造成嚴(yán)重?fù)p失。因此，必須充分了解煤巷掘進(jìn)工作面瓦斯災(zāi)害事故多發(fā)原因，并采取相關(guān)措施充分治理掘進(jìn)工作面瓦斯，以有效防治煤巷掘進(jìn)工作面瓦斯災(zāi)害事故。

[1]王旺旺.高瓦斯薄煤層掘進(jìn)工作面瓦斯治理技術(shù)[J].山東煤炭科技，2014（12）：60-63.

[2]丁磊.高瓦斯掘進(jìn)工作面瓦斯綜合治理技術(shù)[J].煤，2016（4）：82-85.

[3]張平林.淺談千米高突礦井掘進(jìn)工作面防突及瓦斯綜合治理技術(shù)[J].科學(xué)咨詢，2013（8）：110-113.

[4]王春海，許香元.瓦斯防治技術(shù)措施應(yīng)用實(shí)踐[J].煤炭與化工，2016（3）：78-81.

[5]孫全發(fā)，楊文華.瓦斯綜合治理技術(shù)在高瓦斯煤層的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2010（11）：45-48.

[6]盧連寧，王廣智.掘進(jìn)工作面瓦斯綜合治理技術(shù)[J].煤礦安全，2008（6）：42-43.