淺談高瓦斯厚煤層巷道快速掘進(jìn)及其瓦斯治理
摘要:論文簡要介紹了雙巷、三巷連采巷道施工新工藝，并將其與傳統(tǒng)掘進(jìn)工藝進(jìn)行分析比較，結(jié)合寺河礦主采煤層瓦斯地質(zhì)條件，制定了掘進(jìn)巷道瓦斯綜合治理措施，使礦井掘進(jìn)速度得到顯著提升，單月隊(duì)組掘進(jìn)進(jìn)尺由500m提高到700m，有效緩解了礦井采掘接替緊張的局面。
關(guān)鍵詞：高瓦斯；厚煤層；快速掘進(jìn)；瓦斯治理
Discuss on Fast Advance and Gas Prevention of Tunnel in High Gas Thick Coal Seam
(Sihe Mine of Jincheng Anthracite Mine Group, Jincheng City in Shanxi Province, 048205)
Abstract: The paper briefly introduces new craft of double and three tunnel parallel advancing, then contrasts it with traditional advancing craft, combined with gas and geological condition of mining seam in Sihe mine, the author gives out responsive measure of gas prevention, in a result, advancing velocity get obvious improvement, advancing distance increase from 500m to 700m in a month every advancing team, it alleviates unbalance situation of substitute between working face and advance greatly.
Key Words: high gas; thick coal seam; fast advance; gas prevention
0引言
晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦目前主采山西組3#煤層，煤層平均厚度為6.11m，瓦斯含量高，瓦斯涌出量大，應(yīng)用傳統(tǒng)的巷道掘進(jìn)工藝進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，巷道掘進(jìn)速度慢，掘進(jìn)效率低，進(jìn)而造成礦井采掘銜接緊張，嚴(yán)重制約了礦井的安全高效生產(chǎn)。瓦斯治理效果和掘進(jìn)效率是制約礦井巷道掘進(jìn)速度的兩個(gè)關(guān)鍵因素，結(jié)合礦井自身煤層瓦斯地質(zhì)條件，礦井對(duì)原有的掘進(jìn)施工工藝進(jìn)行了革新，由原來的單巷綜掘工藝升級(jí)為雙巷、三巷連采工藝，并制定了掘進(jìn)巷道瓦斯綜合治理措施，最終形成一整套與礦井煤層瓦斯地質(zhì)條件相適應(yīng)的高瓦斯厚煤層巷道快速掘進(jìn)綜合技術(shù)，使礦井掘進(jìn)速度得到顯著提升，單月隊(duì)組掘進(jìn)進(jìn)尺由500米提高到700米，有效緩解了礦井采掘接替緊張的局面。
1雙巷、三巷連采巷道施工技術(shù)
1.1雙巷、三巷連采施工工藝概述
雙巷、三巷連采工藝巷道掘進(jìn)采用美國久益公司設(shè)計(jì)制造的12CM27-10E型連續(xù)采煤機(jī)完成割煤和裝煤工序，方向由激光指示儀控制；選用飛利普斯公司制造的PM2110C梭車完成煤炭從連采機(jī)到給料破碎機(jī)的運(yùn)輸，選用美國斯坦姆勒公司制造的BF-14B-54-64C破碎機(jī)完成煤炭的破碎和轉(zhuǎn)載工作；通過給料機(jī)把煤炭轉(zhuǎn)載到膠帶輸送機(jī)運(yùn)出；選用美國瓦格娜公司制造的ST-3.5S鏟車來完成材料、設(shè)備的運(yùn)送、搬移以及巷道浮煤的清理工作；選用飛爾奇公司制造的CHDDR-AC型雙臂錨桿機(jī)來完成巷道頂錨桿和錨索的打眼和安裝工作，選用MQB—35J(25J)手持風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)來完成幫錨桿的打眼和安裝工作。
施工組織采用“四、六”制作業(yè)，三班生產(chǎn)，一班檢修準(zhǔn)備。具體的施工工藝流程如下：
交接班→安全檢查→校對(duì)激光（巷道為偏中線，三巷中線距巷道南幫均為3.5米） →連采機(jī)進(jìn)入已支護(hù)好的巷道割、裝煤至梭車運(yùn)煤→切槽、采垛達(dá)循環(huán)進(jìn)度后→連采機(jī)轉(zhuǎn)移巷道→錨桿機(jī)進(jìn)入已割好的巷道內(nèi)進(jìn)行支護(hù)→安全檢查敲幫問頂→用錨桿機(jī)的臨時(shí)支臂進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)→永久支護(hù)完成后轉(zhuǎn)移巷道→接風(fēng)筒，鏟車清理浮煤→自檢驗(yàn)收。雙巷、三巷連采工藝掘進(jìn)巷道施工布置見圖1。
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圖1 雙巷、三巷連采工藝巷道施工布置示意圖[1]
1.2與傳統(tǒng)掘進(jìn)工藝的比較
對(duì)于傳統(tǒng)的單巷掘進(jìn)工藝來說，巷道掘進(jìn)與支護(hù)采用串行作業(yè)，掘進(jìn)與支護(hù)兩個(gè)工序相互影響，浪費(fèi)了大量時(shí)間，掘進(jìn)效率低，掘進(jìn)速度慢；傳統(tǒng)的雙巷掘進(jìn)工藝相比單巷掘進(jìn)工藝，掘進(jìn)與支護(hù)采用平行作業(yè)，兩個(gè)工序互不影響，掘進(jìn)速度及效率得到了顯著提高，但受設(shè)備技術(shù)能力的限制，掘進(jìn)速度仍無法適應(yīng)礦井高產(chǎn)高效的要求；雙巷、三巷連采工藝均采用世界先進(jìn)的巷道施工技術(shù)及設(shè)備，掘進(jìn)與支護(hù)兩個(gè)工序采用平行作業(yè)，掘進(jìn)效率高，掘進(jìn)速度快，安全性高，單月掘進(jìn)速度可達(dá)700m以上，具有傳統(tǒng)掘進(jìn)工藝無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢，可以更好地適應(yīng)礦井高產(chǎn)高效的要求，促進(jìn)礦井采掘銜接平衡[2]。
2掘進(jìn)巷道瓦斯綜合治理技術(shù)
瓦斯治理效果一直是制約高瓦斯礦井巷道掘進(jìn)速度的關(guān)鍵因素之一[3]。就高瓦斯厚煤層掘進(jìn)巷道瓦斯治理而言，完善、穩(wěn)定、可靠的通風(fēng)系統(tǒng)是掘進(jìn)巷道瓦斯治理的基礎(chǔ)；而通過瓦斯抽放，將煤層內(nèi)富集的大量瓦斯抽出，有效降低煤層瓦斯含量，從根本上減少巷道掘進(jìn)期間煤壁瓦斯涌出量則是掘進(jìn)巷道瓦斯治理的根本措施[4]。因此，礦井從通風(fēng)和瓦斯抽放兩個(gè)方面入手，在巷道掘進(jìn)過程中，通過加強(qiáng)局部通風(fēng)技術(shù)管理，保證局部通風(fēng)設(shè)備設(shè)施完好，掘進(jìn)巷道風(fēng)流連續(xù)、有效、穩(wěn)定、可靠，為掘進(jìn)創(chuàng)造了良好的通風(fēng)條件；通過加強(qiáng)區(qū)域及局部瓦斯抽放技術(shù)管理，堅(jiān)持先抽后掘、邊抽邊掘，并對(duì)抽放效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，直至掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)瓦斯含量符合國家瓦斯抽采要求，使掘進(jìn)作業(yè)始終處在瓦斯抽放覆蓋的區(qū)域內(nèi)，為巷道掘進(jìn)作業(yè)創(chuàng)造了良好的安全條件。
2.1局部通風(fēng)
對(duì)于雙巷、三巷連采工藝來說，掘進(jìn)巷道局部通風(fēng)雙巷采用“一進(jìn)一回”的通風(fēng)方式，三巷采用“兩進(jìn)一回”的通風(fēng)方式，工作面迎頭采用局部通風(fēng)機(jī)“壓入式”供風(fēng)，隨著掘進(jìn)巷道長度的不斷延伸，在相鄰兩條巷道之間每50m貫通一聯(lián)絡(luò)橫川，新通風(fēng)橫川貫通以后，同時(shí)在進(jìn)回風(fēng)巷之間原來的通風(fēng)橫川內(nèi)構(gòu)筑調(diào)節(jié)風(fēng)窗，在進(jìn)回風(fēng)巷道之間始終只保留一個(gè)通風(fēng)橫川，不斷引入全風(fēng)壓風(fēng)流，有效解決了長距離巷道的局部通風(fēng)技術(shù)難題。
2.2瓦斯抽放
在巷道掘進(jìn)作業(yè)過程中，寺河礦嚴(yán)格執(zhí)行“先抽后掘”的瓦斯治理方針，堅(jiān)持井下瓦斯區(qū)域預(yù)抽與局部抽放相結(jié)合的瓦斯抽放原則，瓦斯抽放能力及效果得到了顯著提升。
2.2.1井下區(qū)域瓦斯預(yù)抽
采用MK系列以及VLD千米鉆機(jī)施工長距離瓦斯抽放鉆孔，對(duì)于準(zhǔn)備掘進(jìn)的區(qū)域進(jìn)行區(qū)域瓦斯預(yù)抽，有效降低掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)煤層瓦斯含量，從根本上減少了掘進(jìn)巷道瓦斯涌出量。
2.2.2邊抽邊掘
隨著掘進(jìn)距離的不斷增大，每50m貫通一聯(lián)絡(luò)橫川，每200m施工一鉆場，在橫川和鉆場內(nèi)按設(shè)計(jì)施工抽放鉆孔，抽放一段時(shí)間后對(duì)抽放效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，若此時(shí)煤層瓦斯含量大于8m3/t，繼續(xù)抽放，直至掘進(jìn)前方區(qū)域煤體殘存瓦斯含量降至8 m3/t以下，方可開始掘進(jìn)作業(yè)。
2.2.3工作面迎頭鉆孔抽放
根據(jù)生產(chǎn)需要，在工作面迎頭施工一定數(shù)量的鉆孔，對(duì)工作面前方煤體內(nèi)的瓦斯進(jìn)行抽放，抽放鉆孔控制范圍至少保證巷道輪廓線兩側(cè)8m，前方10米，抽放一段時(shí)間后，通過測定瓦斯含量對(duì)瓦斯預(yù)抽效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，若抽放后煤層殘存瓦斯含量降至8 m3/t以下，達(dá)到國家規(guī)定的瓦斯抽采要求，則允許掘進(jìn)作業(yè)的開展；若此時(shí)煤層殘存瓦斯含量仍大于8m3/t，則繼續(xù)抽放，直至掘進(jìn)前方區(qū)域煤體殘存瓦斯含量降至8m3/t以下[5]。
3結(jié)論及建議
（1）雙巷、三巷連采工藝采用國際上先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，掘進(jìn)與支護(hù)兩個(gè)工序平行作業(yè)，互不影響，單月掘進(jìn)進(jìn)尺可達(dá)700m以上，與傳統(tǒng)掘進(jìn)工藝相比，速度快，效率高。
（2）局部通風(fēng)方面，雙巷、三巷連采工藝掘進(jìn)巷道采用采用“一進(jìn)一回”、“兩進(jìn)一回”的通風(fēng)方式，通過不斷引入礦井全風(fēng)壓風(fēng)流，使巷道保持全風(fēng)壓通風(fēng)，工作面采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式供風(fēng)，局部通風(fēng)系統(tǒng)更趨合理，風(fēng)流穩(wěn)定，可靠性高，有效解決了長距離巷道的通風(fēng)技術(shù)難題；但是需要結(jié)合掘進(jìn)進(jìn)度，對(duì)通風(fēng)設(shè)施及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，并加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)施管理，減少橫川漏風(fēng)量，避免出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)及巷道微風(fēng)作業(yè)。
（3）瓦斯抽放方面，做到井下區(qū)域預(yù)抽與局部抽放相結(jié)合，堅(jiān)持先抽后掘，邊抽邊掘，并對(duì)抽放效果進(jìn)行可靠評(píng)價(jià)，使掘進(jìn)作業(yè)始終處在符合國家瓦斯抽采要求的區(qū)域內(nèi)，從根本上減少了掘進(jìn)巷道瓦斯涌出，為掘進(jìn)作業(yè)創(chuàng)造了良好的安全條件。
（4）在做好掘進(jìn)巷道瓦斯治理的前提下，寺河礦通過革新巷道掘進(jìn)施工工藝，實(shí)現(xiàn)了高瓦斯厚煤層中巷道的快速掘進(jìn)，有效緩解了礦井采掘銜接緊張的局面。
參考文獻(xiàn)
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