掘進(jìn)工作面過(guò)積聚高濃度瓦斯不明巷道瓦斯抽放技術(shù)的研究及實(shí)踐

摘 要：掘進(jìn)工作面揭露不明老空巷時(shí)，對(duì)老空巷內(nèi)的瓦斯處理是巷道施工中的關(guān)鍵。在施工時(shí)，通過(guò)采取鉆孔抽排釋放、小斷面貫通等一系列措施，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐取得了良好的效果，確保了巷道的施工安全。解決了掘進(jìn)工作面遇老空巷時(shí)瓦斯的管理問(wèn)題，提高了過(guò)空巷的速度，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效果。

關(guān)鍵詞：過(guò)空巷；瓦斯抽放；安全高效

引言

東河煤礦位于山西省臨汾市蒲縣太林鄉(xiāng)，隸屬于太原煤氣化集團(tuán)公司，是一座由四座小礦整合而成核定生產(chǎn)能力為90萬(wàn)噸/年的中型礦井，礦井瓦斯等級(jí)為瓦斯礦井。目前，礦井開(kāi)采3#煤層三采區(qū)。由于煤層瓦斯賦存不平衡，局部區(qū)域原煤瓦斯含量較高，解吸量較大。礦井建有井下采區(qū)瓦斯抽放系統(tǒng)，主要用于回采工作面上隅角瓦斯抽放。在礦井四周存在許多小煤礦，個(gè)別煤礦存在對(duì)東河煤礦的越界開(kāi)采情況。某礦越界上山進(jìn)入東河煤礦井田后，被政府部門(mén)責(zé)令停止掘進(jìn)封閉，由此在東河煤礦井田內(nèi)形成了高濃度瓦斯空巷。

2310回風(fēng)巷與某礦已越界的上山巷道探通，探眼內(nèi)瓦斯?jié)舛雀哌_(dá)87.6%。太原煤氣化集團(tuán)公司、東河煤礦各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)此高度重視，通過(guò)認(rèn)真研究，制定了掘進(jìn)工作面利用抽放方法過(guò)越界上山的總體技術(shù)方案，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況多次對(duì)瓦斯抽放方案進(jìn)行了修改完善。經(jīng)過(guò)為期40天的瓦斯綜合治理成功實(shí)現(xiàn)了與空巷貫通，達(dá)到了預(yù)期目的。瓦斯抽放工程安裝抽放管路838米，施工9個(gè)鉆孔，抽排瓦斯8.7萬(wàn)立方米，解放了近60萬(wàn)噸煤炭資源，保證了礦井的正常采掘銜接。

1 概述

2310回風(fēng)巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1207m，現(xiàn)已掘進(jìn)631m，剩余576m。1月25日17時(shí)10分，探水隊(duì)在2310回風(fēng)巷進(jìn)行探水作業(yè)時(shí)，與隰東煤礦已越界的上山巷道探通，探眼長(zhǎng)度為31.5m，探眼內(nèi)瓦斯?jié)舛雀哌_(dá)87.6%。若在該位置開(kāi)切眼，此區(qū)域內(nèi)煤量損失近60萬(wàn)噸，嚴(yán)重影響礦井下一步的采掘部署。

越界煤礦兩條上山長(zhǎng)度約為218m，巷道斷面為3.3×1.9m，采用φ16×1800mm的圓鋼錨桿支護(hù)，錨桿間、排距為600×800mm，兩幫未支護(hù)。上山兩側(cè)原計(jì)劃各布置一個(gè)工作面，北側(cè)工作面1、2兩順槽掘進(jìn)100m左右，南側(cè)工作面3、4兩順槽掘進(jìn)80-100m，兩側(cè)均未形成工作面（詳見(jiàn)圖1）。順槽斷面均為2×2m，采用梯形木棚支護(hù)，木棚間距為1m，采用φ120mm的松木制作。

2 實(shí)施過(guò)程

2.1 實(shí)施鉆孔階段

2310回風(fēng)巷與越界煤礦探通后，東河煤礦共施工7個(gè)抽放孔都未與空巷探通，重新核實(shí)地質(zhì)資料后，在2310回風(fēng)巷滯后迎頭4m，用探水鉆機(jī)按仰角4度，與巷道中心線夾角40度成功施工第8個(gè)探眼，鉆孔長(zhǎng)58.5m，探眼內(nèi)外壓力基本平衡，探眼內(nèi)瓦斯?jié)舛葹?0%-40%之間。

2.2 鉆孔抽放階段

1#鉆孔與2#鉆孔開(kāi)始同時(shí)抽放空巷內(nèi)瓦斯，連續(xù)抽放5天后，空巷內(nèi)瓦斯?jié)舛葻o(wú)明顯下降趨勢(shì)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)推斷：由于空巷內(nèi)瓦斯補(bǔ)給源比較多，煤壁解析瓦斯量在負(fù)壓狀態(tài)比較大。考慮到兩個(gè)抽放孔的抽放能力達(dá)不到整個(gè)空巷抽放瓦斯的需求、對(duì)抽放方案重新進(jìn)行了修改完善。

2.3 方案施行階段

“2310回風(fēng)巷過(guò)空巷瓦斯治理”最終采用進(jìn)氣孔與抽放孔在空巷內(nèi)形成流場(chǎng)且保持負(fù)壓的狀態(tài)下，施行“連抽帶掘”的技術(shù)方案。方案分為：鉆探與綜掘施工、鉆探與風(fēng)鎬施工、銅制工具施工三個(gè)階段。在2310回風(fēng)巷偏右10°施工36m與空巷打通，作為3#鉆孔。開(kāi)始2#鉆孔進(jìn)氣，1#鉆孔與3#鉆孔同時(shí)抽放，使空巷內(nèi)形成流場(chǎng)且保持負(fù)壓進(jìn)行瓦斯抽放。經(jīng)過(guò)3天的作業(yè)后，2#、3#鉆孔內(nèi)瓦斯?jié)舛冉抵?5%-20%，內(nèi)外壓差基本平衡。第一階段：在巷道中心線上，以0°方位角，沿煤層傾角、距底板500mm施工一個(gè)22m探眼；距巷道中心線偏右500mm，距底板500mm，以5°方位角、沿煤層傾角施工一個(gè)22.2m探眼。鉆探到位后，檢查到探眼內(nèi)最大瓦斯?jié)舛葹?.04%，綜掘施工20m，掘進(jìn)斷面為3.8×2.4m2。第二階段：在巷道中心線上，以0°方位，沿煤層傾角、距底板500mm施工一個(gè)10m的探眼；距巷道中心線偏右500mm，距底板500mm，以5°方位、沿煤層傾角施工一個(gè)10.3m的探眼。鉆探到位后，檢查到探眼內(nèi)最大瓦斯?jié)舛葹?.08%，切斷2310回風(fēng)巷全部非本安質(zhì)安全電源后，沿巷道左幫，按現(xiàn)施工線以2×2m2小斷面風(fēng)鎬施工9m。第三階段：剩余2m準(zhǔn)備探通時(shí)，在救護(hù)隊(duì)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)下，用銅風(fēng)鎬頭慢慢破開(kāi)直徑不超10cm的小孔，破孔后及時(shí)對(duì)孔內(nèi)瓦斯進(jìn)行排放，當(dāng)孔內(nèi)瓦斯?jié)舛冉档椭?.5%時(shí)，逐步將孔擴(kuò)大至1.5×1.5m2，并派救護(hù)隊(duì)進(jìn)空巷內(nèi)進(jìn)行偵查。至此，回風(fēng)巷與空巷成功貫通。

3 風(fēng)排瓦斯階段

3.1 空巷偵查情況

救護(hù)隊(duì)偵查到某煤礦已越界的兩條上山斷面均為3.3m×1.9m，頂板采用錨桿+金屬網(wǎng)+托板支護(hù)，巷幫無(wú)支護(hù)，順槽采用木棚支護(hù)，基本與越界煤礦提供的地測(cè)資料吻合，整個(gè)空巷內(nèi)都比較完整，局部偽頂有冒落但不嚴(yán)重，巷道內(nèi)無(wú)CO、H2S、SO2等有害氣體，距貫通口下方70米最高瓦斯?jié)舛?6%，上方60米順槽附近最高瓦斯?jié)舛?0%，另一條上山順槽附近最高瓦斯?jié)舛?5%。

3.2 排放瓦斯階段

根據(jù)救護(hù)隊(duì)偵查到的實(shí)情，礦通風(fēng)區(qū)及時(shí)制定了針對(duì)性的排瓦斯方案和措施，估算出排瓦斯量、供風(fēng)量和排放時(shí)間。救護(hù)隊(duì)在兩條越界上山及已掘順槽共構(gòu)筑四道臨時(shí)密閉（詳圖2），整個(gè)排瓦斯路線全部斷電、撤人、設(shè)警戒后，開(kāi)始瓦斯排放工作，救護(hù)隊(duì)采用“風(fēng)筒（10米一節(jié)的φ600風(fēng)筒）錯(cuò)口法”由外向里逐段排放的方式排瓦斯，期間嚴(yán)禁“一風(fēng)吹”，全風(fēng)壓風(fēng)流混合處的瓦斯和二氧化碳濃度最大值分別為0.2%、0.1%。至此，排放瓦斯順利完成。

排放瓦斯路線：越界煤礦空巷→2310回風(fēng)巷→三采回風(fēng)下山→總回風(fēng)巷→地面（詳圖2）

備注：為了方便記錄，定義58.5m的抽放孔為1#孔，迎頭31.5m的探水孔為2#孔，36米的抽放孔為3#孔。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用瓦斯移動(dòng)抽放泵抽放空巷內(nèi)高濃度瓦斯是本次2310回風(fēng)巷成功與越界煤礦空巷貫通的治本之策；在2310回風(fēng)巷迎頭煤壁向空巷打進(jìn)氣孔、抽放孔，形成流場(chǎng)且保持負(fù)壓，為本次掘進(jìn)、貫通提供了有力的安全條件；抽放泵一直保持工作狀態(tài)，抽放系統(tǒng)運(yùn)行正常，空巷內(nèi)保持負(fù)壓狀態(tài)，為打孔、貫通提供了安全可靠的工作條件；鉆機(jī)帶高壓水強(qiáng)制冷卻溫度，消除了鉆機(jī)與錨網(wǎng)、錨桿等碰撞產(chǎn)生火花的隱患；在最后剩余2米貫通期間，嚴(yán)格執(zhí)行方案措施，用銅質(zhì)工具貫通，消除了瓦斯事故隱患；打抽放鉆孔后，孔口用聚氨酯等高分子材料加強(qiáng)密封，提高了瓦斯抽放效率，杜絕了因空巷內(nèi)外壓差造成空巷內(nèi)瓦斯異常涌出的狀況；小孔貫通后由救護(hù)隊(duì)員偵探空巷內(nèi)情況，并指揮擴(kuò)孔以及下一步排放瓦斯事宜，確保了安全管理的可靠性。

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作者簡(jiǎn)介：王愛(ài)生（1965-），男，工程師，職務(wù)：太原煤氣化公司東河煤礦總工程師。