探討在治理低透氣煤層掘進落煤瓦斯超限的應用

　　隨著礦井開采深度增大及掘進機械裝備水平的不斷提高，單進水平也不斷得到了提高，掘進工作面瓦斯絕對量不斷增大，尤其是在地質構造復雜瓦斯帶附近掘進工作面，掘進落煤中瓦斯經常超限。雞西礦業集團二道河子煤礦7118綜掘隊（月進尺６００米以上，號稱龍煤第一隊）在掘進落煤瓦斯超限治理上，采取換大功率風機、大直徑風筒、及采取被動縮小循環進度等措施、均未解決掘進落煤瓦斯超限，而且影響綜掘隊的單產單進。嘗試采用超前鉆孔釋放瓦斯措施，防治掘進落煤瓦斯超限，取得了很好的效果。
　　
　　一、概況
　　
　　二道河子礦為年產120萬噸大型礦井，四采十二掘，為高瓦斯礦井，絕對瓦斯量為42.6m3/min，相對瓦斯涌出量為18.23m3/t，煤層均為低透氣煤層（透氣性系數〈0.0027md〉，均為較難抽放煤層。掘進隊十二個，其中綜掘兩個，掘進機械率100%，平均單進150m/月，炮掘最高單進310m/月，綜掘最高單進700m/月。掘進落煤瓦斯超限有7118隊、7112甲隊、7608隊，絕對瓦斯量1.5~2.8m3/min。在上述兩個隊組采用（2BKJ-NO6.0/30型和2BKJ-NO6.0/37型）大功率風機（Φ800mm）高強度長風筒供風，比（JBT62-2型）風機供風，工作面風量提高將近一倍，但只能達到掘進工作面落煤回風瓦斯超限濃度降低，并縮短瓦斯排放時間，工作面掘進落煤仍然超限。而采用合理超前鉆孔釋放瓦斯措施后，才能避免掘進落煤后瓦斯超限。
　　治理瓦斯首先要弄清瓦斯來源，掘進工作面也不例外。掘進工作面的瓦斯來源由巷道煤壁和掘進落煤兩部分組成。在煤層中瓦斯以游離型和吸附兩種狀態存在，一般情況下，無論是淺部還是深部，吸附瓦斯量的占煤層瓦斯總量80~90%，游離狀態的瓦斯只占10~20%。但是在斷層、大的裂隙、孔洞和砂巖內，主要為游離瓦斯。對二道河子煤礦低透氣煤層掘進落煤瓦斯超限主要是地質構造復雜瓦斯帶附近巷壁卸壓區及落煤的游離和解吸瓦斯大量涌出導致超限。為此，采用打超前卸壓連續釋放瓦斯，解決在瓦斯帶掘進落煤短時間超限是有理論根據的。
　　
　　二、超前釋放鉆孔參數的確定
　　
　　（一）巷幫鉆孔釋放范圍的確定
　　從礦壓角度分析煤壁受掘進動壓影響，一般情況下，2~3m為卸壓區，3~4m為應力集中區，遠處為原始應力區，因此掘進落煤間煤壁釋放大量瓦斯主要的來自卸壓區，為此巷幫超前釋放鉆孔布置在煤壁2~3m為最佳，對于低透氣煤層2m即可。
　　（二）超前鉆孔釋放半徑的確定
　　釋放半徑的大小取決煤層透氣性和煤層硬度，可根據采用不同釋放半徑掘進落煤瓦斯濃度確定。經我礦數據統計釋放半徑為0.8~1.0m，掘進巷道迎頭布孔4~10個。
　　（三）超前釋放鉆孔的長度確定
　　超前釋放鉆孔的深度必須打在原始應力煤體中，使煤體中游離瓦斯連續釋放、吸附瓦斯隨壓力降低解吸連續釋放，鉆孔深度越大釋放范圍越大，釋放時間越長，但由于煤層松軟、鉆孔變形、垮孔嚴重限制，鉆孔深度確定為10~15m。
　　（四）施工超前釋放鉆孔設備2.5的選擇
　　施工超前釋放鉆孔設備2.5選用的是德國產KFW-4型風動瓦斯釋放鉆，鉆頭直徑?覫75mm，鉆桿直徑?覫55mm，每根鉆桿長度１m，使用輕巧，運輸方便，鉆進速度快。
　　綜上所述，在巷幫2m布孔兩個，迎頭布孔4~10個，鉆孔深度10~15m，掘進進尺5~12m，超前鉆孔壓茬3~5m，依次循環進行。
　　
　　三、應用效果分析
　　
　　（一）提高安全性
　　掘進工作面超前鉆孔可連續排放煤壁卸壓區和工作面輪廓線外煤體游離和解吸瓦斯，能減少工作面落煤后輪廓線外煤體瓦斯和落煤瓦斯向巷道大量涌出，避免掘進中短時間內瓦斯超限，提高安全可靠性。
　　項目西區2#層左一巷7118隊打鉆前后比較。東區3#層皮帶道7112甲隊打鉆前后比較。掘進巷工作面，最高瓦斯濃度打鉆前3、1.3，打鉆后1.1、0.8。瓦斯超限次數次，打鉆前75，減少超限次數32，減少超限次數打鉆后15、4，平均瓦斯濃度打鉆前0.1、0.1，打鉆后0.２、0.2掘進巷回風最高瓦斯濃度打鉆前1.2、1.1，打鉆后0.8、0.9瓦斯超限次數次，打鉆前15，杜絕瓦斯超限9，杜絕瓦斯超限打鉆后0、0，平均瓦斯濃度打鉆前0.3、0.4，打鉆后0.4、0.5，瓦斯絕對量打鉆前1.5、2.8，打鉆后0.8、1.2。
　　（二）超限次數減少
　　超限次數的減少，減少頻繁停電排瓦斯時間，掘進單進：炮掘月增加40m，綜掘增加80m，更重要的是在安全的前提下提高了煤巷的掘進速度。
　　
　　四、結論
　　
　　應用超前釋放鉆孔是治理低氣煤層掘進落煤瓦斯超限有效方法，但關鍵是以下幾個方面：
　　1、合理根據煤層透氣性、硬度確定鉆孔釋放半徑，一般情況下為0.8~1.0m。
　　2、根據循環推進安排和打鉆裝備合理確定鉆孔深度，但必須保證鉆孔的終端能減少輪廓線以外煤體瓦斯向巷道涌出。在巷道正常推進瓦斯釋放鉆孔還有3~5m時，重新施工下一組鉆孔。既兩次超前鉆孔壓茬3~5m。
　　3、對于低透氣煤層瓦斯絕對量大于3m3/min，應采取強化抽放，實現先抽后掘。
　　（作者單位：雞西礦業集團二道河子礦）