關 偉

(潞安集團 古城煤礦建設管理處，山西 長治 046100)

古城煤礦是潞安集團在建的一座特大型礦井，設計生產(chǎn)能力800萬t/a，礦井開拓方式采用斜立混合分區(qū)布置。分別布置主斜井(主井工業(yè)場地)、副立井(副井工業(yè)場地)、中央回風立井(副井工業(yè)場地)、桃園進風井(桃園風井場地)、桃園回風井(桃園風井場地)共計5個井筒。礦井采用抽出式分區(qū)通風，北一盤區(qū)、北二盤區(qū)通風由主斜井和副立井進風，中央回風立井回風滿足需求；南一盤區(qū)通風由桃園進風立井進風，桃園回風立井回風滿足需求。礦井開采煤層主要為3號煤層，3號煤層厚度3.35～10.45 m，平均6.27 m，煤層發(fā)育穩(wěn)定，傾角平緩，無壓茬關系，回采工藝性好。S1301工作面為礦井南翼首采工作面，S1301膠帶巷為矩形巷道，總掘進工程量1 620 m，巷道掘進尺寸：掘?qū)? 200 mm、掘高3 800 mm，毛斷面為19.76 m2，采用綜掘機進行掘進。

1 影響巷道快速掘進的主要因素

古城煤礦為高瓦斯礦井，煤體的瓦斯含量較高，S1301膠帶巷開口處原始瓦斯含量為12～14 m3/t，瓦斯的治理效果是影響巷道快速掘進的最主要因素。因此，巷道開始施工前在巷道開口位置正前方施工密集鉆孔集中抽放，必須經(jīng)預抽后瓦斯含量降至8 m3/t左右方可開口施工。

隨著掘進巷道里程的增加，暴露的煤體面積增多，范圍增大，瓦斯涌出量逐步增加，瓦斯?jié)舛纫搽S之上升。從S1301膠帶巷正頭往后每間隔20 m設定一個采樣點，對回風流中的瓦斯?jié)舛冗M行測定，從S1301膠帶巷正頭至回風口，瓦斯?jié)舛扔?.3%逐漸增大至0.5%。

掘進施工過程中針對割煤期間、支護期間、設備檢修期間三個主要的施工環(huán)節(jié)的瓦斯?jié)舛冗M行實地測量：割煤期間的瓦斯?jié)舛葹?.32%～0.6%，支護期間的瓦斯?jié)舛葹?.2%～0.35%，檢修期間瓦斯?jié)舛葹?.2%～0.3%。對比分析得出綜掘割煤期間的瓦斯?jié)舛茸罡?。因此綜掘機割煤期間的瓦斯防治是整個掘進作業(yè)過程中瓦斯防治的重點。

2 巷道綜合瓦斯治理技術

在巷道掘進過程中，瓦斯主要來源于：煤壁瓦斯的涌出和綜掘機割煤期間的瓦斯涌出，有效的瓦斯治理是巷道快速掘進的基礎保障。為此，古城煤礦在S1301工作面巷道掘進中采取了以下措施。

2.1 有效的瓦斯抽采系統(tǒng)

1) 條帶預抽。在S1301膠帶巷開口位置正頭利用全液壓坑道鉆機打鉆抽放瓦斯，設計施工6個條帶預抽鉆孔，呈三花眼布置，鉆孔開口位置距底板距離分別為1.4 m、2.4 m；鉆孔傾角分別為(煤層傾角-0.5°)和煤層傾角；具體角度根據(jù)煤層傾角進行調(diào)整，確保在煤層內(nèi)成孔；鉆孔水平間距1.5 m，鉆孔設計長度135 m，鉆孔孔徑94 mm。經(jīng)提前至少半年預抽后，瓦斯含量已降至7.5 m3/t，具備了巷道開口條件。

2) 邊掘邊抽。在S1301膠帶巷巷道左右兩側(cè)布置邁步鉆場，抽放掘進巷道側(cè)面20 m范圍的煤體瓦斯，以降低巷道掘進過程中煤體瓦斯涌出，鉆場設計尺寸為外寬6 m、內(nèi)寬4.5 m、深4.5 m、高4.5 m，呈等腰梯形。同側(cè)鉆場間距100 m，異側(cè)鉆場間距50 m。鉆場內(nèi)設計施工5個邊掘邊抽鉆孔，鉆孔開口位置距底板距離分別為1.4 m、1.9 m、2.4 m，鉆孔孔徑94 mm，具體鉆孔布置如圖1，鉆孔參數(shù)如表1。

圖1 邊掘邊抽鉆孔布置(mm)

表1 鉆場鉆孔參數(shù)

3) 長距離瓦斯釋放。在開掘鉆場的同時，在S1301膠帶巷正頭施工3個長距離瓦斯釋放孔，鉆孔開口位置距底板距離1.4 m，鉆孔傾角分別為(煤層傾角-0.5°)和煤層傾角，根據(jù)煤層傾角進行調(diào)整，確保在煤層內(nèi)成孔；鉆孔水平間距0.6 m；鉆孔設計長度80 m；鉆孔孔徑94 mm。

2.2 穩(wěn)定的通風系統(tǒng)

根據(jù)煤壁瓦斯涌出的負指數(shù)衰減規(guī)律，新暴露煤壁的瓦斯涌出量通常很大。按照風量核定煤巷掘進工作面必須安設雙風筒供風，保證工作面風量需求。同時采用兩條巷道(S1301膠帶巷和S1301輔助運輸巷)同時掘進，巷道間距50 m，一條巷道進風一條巷道回風，每隔200 m用聯(lián)絡巷貫通一次，形成全風壓通風系統(tǒng)。及時前移局部通風機，縮短工作面的回風距離。

2.3 規(guī)范的現(xiàn)場施工工藝

根據(jù)割煤期間的瓦斯涌出量計算公式：瓦斯涌出量=采落煤體的瓦斯含量-采落煤體殘余瓦斯含量，可知一次采落的煤量越多，其瓦斯涌出量越大；在S1301膠帶巷割煤期間，巷道回風流探頭瓦斯?jié)舛瘸^0.5%時，嚴格執(zhí)行“最短割煤時間管理”，即割煤1排(排距為1 m)不低于40 min，當回風流探頭瓦斯?jié)舛瘸^0.6%時立即停機，有效控制割煤的速度，減少一次落煤總量。

3 結(jié) 語

在高瓦斯條件下巷道的快速掘進，要依據(jù)各個礦井的地質(zhì)條件、掘進工藝、巷道的斷面尺寸以及機械裝備水平等條件的差異進行綜合評價，以高效益、高效率等為衡量標準，不能僅僅局限在單進水平上，而是瓦斯治理、工時利用、安全保障等因素的綜合。自從潞安集團開始推行立標對標管理以來，以采掘完成指標與標桿值進行對比來促進采掘各項指標更好更快完成。在古城煤礦現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，隨著施工作業(yè)人員技術水平的不斷提高，生產(chǎn)工藝經(jīng)過不斷改進創(chuàng)新，在高瓦斯條件下巷道快速掘進的各項技術指標達到了一定的高度。