王 波

（山西新元煤炭有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

具有瓦斯突出危險(xiǎn)性的軟巖煤層，穩(wěn)定性差，瓦斯賦存不穩(wěn)定，巷道在掘進(jìn)過程中當(dāng)出現(xiàn)頂板破碎、煤壁片幫以及在揭露地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，工作面很容易出現(xiàn)瓦斯突出、瓦斯超限現(xiàn)象，而掘進(jìn)工作面空間狹小，通風(fēng)不穩(wěn)定且機(jī)電設(shè)備數(shù)量較多，一旦瓦斯超限，不僅影響施工巷道正常掘進(jìn)，而且威脅著安全施工。本文以新元煤礦3412進(jìn)風(fēng)巷為例，分析巷道掘進(jìn)期間煤層瓦斯涌出情況，并提出了布置“邁步式”瓦斯抽放鉆場(chǎng)進(jìn)行掘進(jìn)工作面瓦斯抽放，確保了巷道安全、快速掘進(jìn)。

1 3412掘進(jìn)工作面概況

山西新元煤炭有限責(zé)任公司為煤與瓦斯突出礦井，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力3.0Mt/a，3412進(jìn)風(fēng)巷位于井田一水平四采區(qū)，地面標(biāo)高1082.0～1140.5m，工作面標(biāo)高605.1～697.4m，埋藏深度398.5～488.5m。巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1900m，巷道斷面規(guī)格為：寬×高=5.2×3.2m。巷道采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)施工工藝，截至目前巷道已掘進(jìn)520m。

3412進(jìn)風(fēng)巷沿3#石炭系煤層頂?shù)装迤叫芯蜻M(jìn)，3#煤層發(fā)育不穩(wěn)定，屬軟巖煤層。3#煤層平均厚度為2.4m，煤層上部存在一層泥巖偽頂，厚度約為0.20m，直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為9.34m，老頂為中砂巖，厚度為1.78m。根據(jù)新元礦地質(zhì)資料，3412進(jìn)風(fēng)巷在掘進(jìn)期間共揭露8條正斷層（F1～F8），陷落柱三個(gè)（X1～X3）。

2 巷道掘進(jìn)瓦斯涌出情況

3412進(jìn)風(fēng)巷在掘進(jìn)期間采用2臺(tái)45kW局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行工作面供風(fēng)，風(fēng)機(jī)安裝在巷道開口處。在巷道掘進(jìn)前500m范圍內(nèi)，工作面瓦斯平均涌出量2.81m3/min，工作面瓦斯?jié)舛葹?.5%，滿足生產(chǎn)需要，但是隨著不斷延伸，風(fēng)機(jī)供風(fēng)距離延長(zhǎng)，風(fēng)筒通風(fēng)量加大，且巷道在650m處揭露F1斷層時(shí)頂板破碎、煤壁片幫嚴(yán)重，工作面瓦斯涌出量加大，平均瓦斯涌出量達(dá)3.44m3/min，工作面出現(xiàn)瓦斯超限斷電現(xiàn)象，局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)不能有效降低工作瓦斯?jié)舛?。為保證3412進(jìn)風(fēng)巷在后期能夠安全高效掘進(jìn)施工，避免因工作面瓦斯涌出量大，造成瓦斯超限現(xiàn)象，經(jīng)研究，決定建立瓦斯抽放系統(tǒng)，對(duì)3412進(jìn)風(fēng)巷掘進(jìn)煤層進(jìn)行瓦斯預(yù)抽。

3 3412進(jìn)風(fēng)巷瓦斯抽放系統(tǒng)

為了確保不影響巷道正常掘進(jìn)，新元礦決定通過布置“邁步式”鉆場(chǎng)并采用邊抽邊掘的本煤層瓦斯抽放法進(jìn)行瓦斯預(yù)抽。

3.1 鉆場(chǎng)布置

3412進(jìn)風(fēng)巷在520m處開始施工瓦斯抽放鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)施工在巷道兩幫上，鉆場(chǎng)成邁步式布置，鉆場(chǎng)間距為25m，如圖1所示。鉆場(chǎng)寬度為3.5m，靠近工作面端深度為4.0m，外端深度為2.0m，高度為2.5m，鉆場(chǎng)呈梯形。

圖1 3412進(jìn)風(fēng)巷瓦斯抽放鉆場(chǎng)布置平面示意圖

3.2 瓦斯抽放泵站參數(shù)

鉆場(chǎng)內(nèi)穩(wěn)裝2臺(tái)型號(hào)為ZWY40/75瓦斯抽放泵，泵站功率為75kW，最大抽氣量為40m3/min，如表1所示。

表1 3412進(jìn)風(fēng)巷瓦斯抽放泵站主要參數(shù)

3.3 瓦斯抽放管路系統(tǒng)

3412進(jìn)風(fēng)巷瓦斯抽放管路主要采用無(wú)縫鋼管作為正負(fù)壓管，鋼管直徑為160mm，鋼管之間采用快速接頭方式進(jìn)行連接，在正壓管上安裝兩臺(tái)放水器，負(fù)壓管上安裝一臺(tái)放水器。

3.4 鉆孔布置

（1）鉆孔布置方式。每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)布置四個(gè)鉆孔（1#、2#、3#、4#），鉆孔距鉆場(chǎng)頂板間距為1.0m，鉆孔間距為0.8m，鉆孔深度為60m，其中1#、4#鉆孔與巷幫夾角為3°，垂直夾角為0°，2#、3#與巷幫夾角為0°，垂直夾角為4°。如表2所示。

表2 3412進(jìn)風(fēng)巷瓦斯抽放鉆孔參數(shù)

（2）鉆孔施工工藝。3412進(jìn)風(fēng)巷鉆場(chǎng)瓦斯抽放鉆孔采用型號(hào)為TXU-75A鉆機(jī)，配套長(zhǎng)度為1.5m中空鉆桿以及直徑為65mm鉆頭聯(lián)合施工。

（3）鉆孔封孔工藝。封孔質(zhì)量直接關(guān)系到瓦斯抽放效果，3412進(jìn)風(fēng)巷瓦斯抽放鉆孔采用聚氨酯進(jìn)行封孔，封孔長(zhǎng)度不得低于8m，封口管鉆孔內(nèi)長(zhǎng)度為1.5m。

3.5 瓦斯抽放效果分析

3412進(jìn)風(fēng)巷在后期掘進(jìn)期間，每個(gè)瓦斯抽放鉆場(chǎng)預(yù)抽時(shí)間為7d，通過對(duì)鉆場(chǎng)內(nèi)抽放鉆孔抽放效率檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，每個(gè)鉆孔抽放率達(dá)40%，而構(gòu)造帶附近鉆孔抽放率達(dá)44.6%。3#煤層瓦斯預(yù)抽后，3412進(jìn)風(fēng)巷在后期掘進(jìn)期間瓦斯涌出量明顯減小，平均涌出量為0.31m3/min，最大涌出量為0.54m3/min（在揭露F6斷層時(shí)），工作面瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.5%以下，未再出現(xiàn)工作面瓦斯超限現(xiàn)象。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)3412進(jìn)風(fēng)巷在掘進(jìn)期間地質(zhì)資料及瓦斯涌出情況分析，提出了采用布置“邁步式”鉆場(chǎng)進(jìn)行掘進(jìn)煤層瓦斯預(yù)抽，實(shí)踐證明3412進(jìn)風(fēng)巷煤層瓦斯預(yù)抽后，有效降低了煤層瓦斯含量，杜絕了巷道揭露斷層時(shí)瓦斯涌出量增大，出現(xiàn)瓦斯超限斷電現(xiàn)象，消除了掘進(jìn)煤層瓦斯突出危險(xiǎn)性，提高了巷道掘進(jìn)效率，取得了顯著成效。