高瓦斯條件下快速掘進工藝

張英

本文介紹了山西晉煤集團沁秀煤業有限公司岳城煤礦在高瓦斯條件下工作面順槽巷道快速掘進工藝、配套設備及供電系統，研究了抽放與采掘的關系，分析了影響快速掘進的因素及采取的措施，為高瓦斯條件下快速掘進提供了參考。

岳城煤礦位于山西省晉城市沁水縣鄭村鎮趙莊村，隸屬于晉城煤業集團沁秀煤業有限公司。井田位于沁水煤田東南部，距晉城市約60km，距沁水縣城約50km，為高瓦斯礦井。礦井井田面積為13.8597km2，現開采3號煤層，3號煤層厚度5.04～7.16m，平均6.11m，含炭質泥巖或泥巖夾石0～5層，厚度0.00～1.25m；3號煤層厚度大且穩定，結構簡單，為全區穩定可采煤層；該煤層頂板主要是泥巖、粉砂質泥巖、粉砂巖，局部為細、中粒砂巖，粉砂巖主要發育于井田東南部及西北角；底板主要是粉砂巖、泥巖，局部為細粒砂巖。3號煤層瓦斯含量為8.93～29.14m3/t。

井田范圍內共布置103口地面抽放鉆井，由藍焰煤層氣公司負責施工、抽放，但在井巷施工過程中，瓦斯仍然是制約生產的首要因素。在3#煤層大巷延伸及工作面圈定過程中，采用邊掘邊抽、密集鉆孔集中抽、鉆場掩護式抽、區域鉆孔覆蓋抽等多種模式抽放，一個掘進隊多個工作面輪換施工，最終保證了礦井的正常生產銜接。

雙巷掘進，全負壓通風

巷道掘進過程中，煤體瓦斯涌出、機組截割過程中瓦斯涌出等多種瓦斯來源造成掘進工作面瓦斯難以解決，單條巷道難以長距離施工。為此，礦井采用兩條巷道同時掘進，間距35米（中—中），一條巷道進風一條巷道回風，每隔50米用聯絡橫川貫通一次，形成全風壓通風系統，局部通風機工作距離只有50米，有效解決了瓦斯制約生產的問題。

兩條巷道同時掘進，機電設備布置、材料運輸線路有了更多的選擇，如下圖所示，安裝兩臺機組割煤，進風巷道安裝膠帶輸送機運煤；回風巷道安裝軌道運料，安裝40T溜子通過橫川將煤運到膠帶輸送機上，設備布置如圖1所示。施工工藝簡單，最高月進尺可達到600米。

掩護式抽放，循環掘進

多個工作面輪換施工。正常情況下一個月時間施工4個橫川，即巷道延伸200米后工作面停下來抽放，打鉆抽放時間2個月，在此期間需要另外兩組雙巷掘進工作面接替，三組六條巷道輪換施工保證一個綜掘隊不間斷施工，如圖2所示。

巷道正前集中抽放。在巷道正前（即工作面迎頭）利用全液壓坑道鉆機打鉆抽放瓦斯，12m2斷面布置24個鉆孔，平均每平方米布置2個鉆孔，鉆孔采用五花布置，即布置上中下三排，每排8個孔，打鉆深度在220～230左右。

耳朵鉆場掩護。耳朵鉆場內布置鉆孔，抽放掘進巷道側面20米范圍的煤體瓦斯，降低巷道掘進過程中煤體瓦斯涌出，利用全液壓坑道鉆機打鉆時，一般布置6～8個孔，深度240米左右，利用千米鉆機施工鉆孔時布置5個孔，主孔深度一般可以達到500米，每隔60米左右開一次分支。

影響工作面快速掘進的因素

現在，岳城煤礦開采水平埋深在300～400米，地質條件簡單，頂板中等穩定，高瓦斯，在這種條件下影響快速掘進的因素主要有：

瓦斯抽放效果是影響掘進的最主要因素，經過地面抽放鉆井區域抽放瓦斯后，煤體瓦斯含量依舊很高，噸煤瓦斯含量在17.3m3左右，在巷道施工前必須經過抽放，否則根本不具備施工條件，巷道正前施工密集鉆孔集中抽放，有效距離200米，打鉆時間半個月，抽放時間1.5個月，抽放量在170萬m3左右，瓦斯含量降至6.8～7.5m3/t。

在岳城煤礦地質構造較少，但是在頂板結構中，存在一層0.2～0.8米的灰黑色，層理發育，層理間的黏結力較差，呈片狀，易破碎的偽頂，巷道掘進過程中易冒落，給掘進造成了一定的影響。

雙巷同時掘進，每隔50米施工一次橫川，機組拐彎頻繁。正常施工巷道時平均每天掘進10米，施工橫川需要4天，但掘進進尺只有31米。同樣的施工時間少9米進尺。一個月總共影響36米。

由于聯絡橫川較多，封閉工作量大；設備移動次數多，溜子、風機隨工作面推進頻繁移動。

掘進過程中，割煤會不斷揭露抽放鉆孔，偶爾殘留的抽放鉆孔中瓦斯涌出異常，嚴重影響掘進工作面正常推進。

提高快速掘進施工的措施

自綜掘隊成立至今，經過5年的摸索、鍛煉，新工人變成老師傅，形成了岳城煤礦獨具特色的雙巷掘進工藝。針對各種不利因素，采取了一系列措施：

邊抽邊掘，抽瓦斯與掘巷道交替進行，每個雙巷掘進工作面掘一個月抽2個月，三個雙巷掘進工作面輪換施工，形成正規循環。

布置一趟%o280的蛇形管緊跟工作面，備用足夠的封孔連孔裝置，在割煤過程中揭露殘留的抽放鉆孔瓦斯涌出異常時，立即將鉆孔連接到抽放管上實施抽放，避免瓦斯超限，不影響掘進施工。

針對橫川施工頻繁，機組拐彎多，出煤不方便的情況，自主研究加工了超短距離轉載機，大大提高了工作效率。

與山東天河科技有限公司合作，研發了機載式液壓臨時支護裝置，并申請了專利，該裝置的投入使用，使臨時支護變得簡單、快速，同時極大的提高了安全性，增加了工作面的有效掘進時間。

以技能競賽和技能鑒定為手段，加強職工培訓，提高操作技能，現在綜掘隊的員工，參加工作2年以上的全部是高級工，在晉煤集團公司號召開展的首席技師鑒定中，2011年綜掘隊2人當選，2012年3人當選。

對快速掘進技術的思索

快速掘進要根據各礦不同的地質條件、掘進工藝、斷面尺寸以及裝備水平綜合進行評價，以高效益、高效率等為衡量標準，不能一概而論，僅僅局限在一個單進水平上。自2011年開始，晉煤集團開始實施立標對標管理，目前正在試運行階段，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。該方法在生產煤礦應用還不成熟、不夠細化，以單進水平不能夠完全反應不同礦井的快速掘進水平。在岳城煤礦現有的生產條件下，隨著施工作業人員水平的不斷提高，經過不斷改進創新，高瓦斯礦井多巷快速掘進的各項技術指標達到了一定的高度。

[1]王金力.大斷面煤巷快速掘進技術研究與探索，煤炭科學技術，2002.01

[2]陜衛斌.通風橫川快速拐彎掘進工藝研究與應用，晉煤科技，2012.02

[3]楊志春.快速掘進技術，西山科技，2002