高瓦斯掘進(jìn)面巷道快速掘進(jìn)方法

常選斌

（山西潞安集團(tuán)慈林山煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治 046299）

引言

對(duì)瓦斯進(jìn)行有效抽采是提高掘進(jìn)速度和質(zhì)量的基礎(chǔ)，對(duì)瓦斯抽采效果進(jìn)行檢測(cè)分析是使掘進(jìn)施工質(zhì)量進(jìn)一步提高的保證。礦井煤層的瓦斯儲(chǔ)藏量和涌出量的基礎(chǔ)是瓦斯的含量，瓦斯含量也是考察瓦斯和煤危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)的重要依據(jù)。近年來，煤炭研究院開發(fā)了新的有效測(cè)定瓦斯含量的機(jī)器和技術(shù)，可以在50 m的深度以上進(jìn)行取樣分析，且能在取樣工作完成一天后得到準(zhǔn)確率極高的相關(guān)數(shù)據(jù)。在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)作時(shí)運(yùn)用此項(xiàng)研究能大大提高抽放的效率。

1 瓦斯含量的確定

晉城集團(tuán)的寺河礦及周邊地區(qū)的瓦斯含量很高，一般在17 m3／t～26 m3／t，有些地區(qū)瓦斯含量比一般地區(qū)更高，瓦斯的壓力達(dá)到了2.4 MPa，在這樣瓦斯含量高且壓力大的礦井地區(qū)，必須采取抽放的相關(guān)措施，否則在進(jìn)行煤層開采時(shí)，如開采到了煤層構(gòu)造帶或軟煤區(qū)，則會(huì)使瓦斯和煤產(chǎn)生沖突。因此，當(dāng)瓦斯含量一旦高于15 m3／t，地面抽放的工作就十分必要。

地面瓦斯抽放鉆孔是一個(gè)正方形的裝置，間距為300 m×300 m，半徑為150 m。將地面瓦斯抽放鉆孔應(yīng)用到寺河礦井的地面抽采上，會(huì)取得良好的效果，但同時(shí)也存在抽采時(shí)間過長(zhǎng)的問題，為了解決這一問題，可以具體考察寺河礦地區(qū)的煤層構(gòu)造情況和瓦斯的分布情況，重新有針對(duì)性地調(diào)整鉆孔的間距，使軸放鉆孔減到120～180 m之間，與此同時(shí)，還要增加抽放量，這就可以有效減少地面抽采時(shí)間，使開采緊密銜接。一般而言，礦區(qū)瓦斯的地面抽采時(shí)間應(yīng)保持在6～9年之間。

2 巷道快速掘進(jìn)的影響因素

影響掘進(jìn)速度的最主要因素是瓦斯的抽放效果。地面瓦斯抽放裝置對(duì)瓦斯進(jìn)行抽放后，瓦斯含量仍然很高，因此在對(duì)巷道進(jìn)行作業(yè)前要進(jìn)行抽放工作，否則施工就無法順利進(jìn)行。

寺河礦地區(qū)的地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單，但頂板結(jié)構(gòu)卻存在著0.5 m左右的偽頂，黏性較差，容易在施工過程中冒落造成支護(hù)失效，在一定程度上影響了掘進(jìn)速度和安全性。

在進(jìn)行兩個(gè)巷道同時(shí)掘進(jìn)的工作時(shí)，橫貫和機(jī)組拐彎出現(xiàn)的頻率過多，為了施工橫貫和進(jìn)行機(jī)組拐彎浪費(fèi)了大量的時(shí)間，甚至這兩項(xiàng)工作浪費(fèi)的時(shí)間比正常施工所用的時(shí)間還要多，而且由于橫貫和機(jī)組拐彎較多，需要封閉作業(yè)的時(shí)間多且相關(guān)的機(jī)器設(shè)備需要頻繁移動(dòng)，耗費(fèi)了大量人力和物力。

在進(jìn)行巷道掘進(jìn)的過程中，會(huì)發(fā)生抽放鉆孔中殘留的瓦斯異常涌出的現(xiàn)象，這也會(huì)嚴(yán)重阻礙掘進(jìn)工作的正常進(jìn)行，使掘進(jìn)進(jìn)度無法推進(jìn)，且在割煤過程中，割煤速度過快易造成瓦斯超限，需時(shí)時(shí)放緩割煤速度，大大影響了掘進(jìn)速度。

3 快速掘進(jìn)技術(shù)設(shè)備的改進(jìn)

根據(jù)自身多年的摸索、總結(jié)，筆者對(duì)當(dāng)?shù)氐V井的自然條件和環(huán)境等有了深刻的了解，針對(duì)條件中存在的不利于快速掘進(jìn)的因素，在技術(shù)和設(shè)備方面采取了以下的措施：

一邊抽放一邊掘進(jìn)，交替做抽放瓦斯和掘進(jìn)巷道的工作，使之形成科學(xué)合理的循環(huán)，即每個(gè)巷道在掘進(jìn)時(shí)都要掘進(jìn)1個(gè)月后抽放瓦斯2個(gè)月，輪流對(duì)三個(gè)巷道的工作面進(jìn)行施工。這樣抽掘穿插的工作方式，更有利于工作安全度的提高。

做好準(zhǔn)備工作，在施工工作面上放置一條蛇形的管，再準(zhǔn)備數(shù)量足夠多的封孔連孔的設(shè)備，在進(jìn)行掘煤工作過程中，一旦出現(xiàn)抽放鉆孔內(nèi)殘留的瓦斯異常涌出時(shí)，應(yīng)立即把蛇形管與鉆孔連接，抽放瓦斯，以防止瓦斯壓力過大影響掘進(jìn)作業(yè)。

通過其他科技公司合作進(jìn)行設(shè)備的開發(fā)，成果為機(jī)載式的臨時(shí)支護(hù)裝置，該項(xiàng)裝置在施工中的應(yīng)用不僅使得臨時(shí)支護(hù)工作的效率和安全性大大提高，還使有效掘進(jìn)時(shí)間得到增加。

4 掘進(jìn)生產(chǎn)組織的確定

4.1 生產(chǎn)組織形式

在施工過程中，存在很多停工、窩工的現(xiàn)象，為了有效避免這種現(xiàn)象所帶來的不良影響，更好發(fā)揮掘進(jìn)的優(yōu)勢(shì)，可以優(yōu)化生產(chǎn)組織來保證瓦斯抽采的效果。經(jīng)過分析研究，一組一頭多巷的組織形式更適合掘進(jìn)工作。多條巷道地點(diǎn)要盡量安排較聚集，這樣便于進(jìn)行生產(chǎn)組織，一組員工就能完成多個(gè)巷道的掘進(jìn)任務(wù)且效率較高。

4.2 斷面掘進(jìn)工作

近年來，隨著礦井煤層的不斷開采，煤層的巷道斷面也越來越大，根據(jù)寺河礦煤礦的儲(chǔ)藏量，在進(jìn)行掘進(jìn)工作時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行6×6 m的斷面掘進(jìn)，這主要是為了充分利用掘進(jìn)巷道增加采煤量，且能促進(jìn)煤炭回收工作的進(jìn)行，提高礦井開采的效益。

4.3 設(shè)備選擇

我們可以選用煤巷CZM類型的鉆孔機(jī)進(jìn)行施工工作。該類型的機(jī)器綜合性強(qiáng)，集打眼、支護(hù)和裝煤為一體的掘進(jìn)裝備。2臂和4臂可以進(jìn)行30 m2斷面的施工，其中，4臂的煤巷鉆孔機(jī)能很大程度提高掘進(jìn)速度。另外，多巷掘進(jìn)過程中，單頭單面都配備一套綜掘配套設(shè)備，避免掘進(jìn)過多的橫貫造成時(shí)間與材料的浪費(fèi)。

4.4 人員組織

在現(xiàn)有的裝備基礎(chǔ)上，要充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，最大限度的優(yōu)化勞動(dòng)組織與施工工藝，大力推進(jìn)我公司的快速掘進(jìn)“9人模式”，即工作面采用3人打頂＋3人打幫＋1人聯(lián)網(wǎng)＋2人備料的最有組織作業(yè)模式，目前這種模式是山西潞安集團(tuán)慈林山煤業(yè)有限公司掘進(jìn)直接工效最高的組織形式。

4.5 封閉瓦斯

高瓦斯掘進(jìn)巷道回風(fēng)流瓦斯易超限，首先要有效稀釋瓦斯，即增加掘進(jìn)工作面供風(fēng)量，必要時(shí)采用雙趟風(fēng)筒掘進(jìn)；另外，還必須抑制巷幫、巷頂或巷底釋放瓦斯，需及時(shí)采取全斷面噴漿或注化學(xué)實(shí)際，抑制瓦斯向掘進(jìn)空間內(nèi)涌出。

5 經(jīng)濟(jì)效益研究

利用CZM4-180／36煤巷機(jī)進(jìn)行煤礦開采為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。首先進(jìn)行任務(wù)分配，組織3個(gè)掘進(jìn)小組對(duì)胡地礦進(jìn)行施工，每組有50名勞動(dòng)者。每個(gè)小組對(duì)6條巷道進(jìn)行施工作業(yè)。每個(gè)巷道長(zhǎng)度和間距均為50 m。每個(gè)小組以“三八”制進(jìn)行施工。循環(huán)進(jìn)度是1.5 m，日進(jìn)9 m，班進(jìn)3 m，一個(gè)月按30 d機(jī)算，煤就為1.48 t／m3，煤巷機(jī)的掘進(jìn)效率就在60%以上。根據(jù)現(xiàn)在市場(chǎng)上的估價(jià)，一噸塊煤約600元，末煤每頓400元，所以，一個(gè)小組在6條巷道的抽采每年的收入約為2 000萬(wàn)元。

根據(jù)以上實(shí)踐結(jié)果可知，采用以上的抽采組織形式和先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備除了能夠使巷道的大斷面快速有效地施工，也可以促使廢棄的煤炭資源得到更好的回收，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益，值得在實(shí)際作業(yè)中運(yùn)用推廣。

6 結(jié)語(yǔ)

在高瓦斯礦井下進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)對(duì)于工作者來說十分危險(xiǎn)，且掘進(jìn)速度慢、效率低、經(jīng)濟(jì)效益差，因而提高瓦斯礦井煤層作業(yè)的速度和安全性刻不容緩。瓦斯容量和壓力對(duì)高瓦斯礦井煤層巷道的抽采、掘進(jìn)工作有著很大的影響，因此必須利用有效的快速掘進(jìn)方法進(jìn)行相關(guān)施工作業(yè)，筆者根據(jù)自身多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出了合理抽采、低瓦斯掘進(jìn)、全面組織、層層遞進(jìn)的一體化掘進(jìn)方法，該方法不僅能保證施工作業(yè)的安全，還可以提高掘進(jìn)效率，增加經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于高瓦斯掘進(jìn)面巷道有著重要意義，值得在日后的工作中推廣應(yīng)用。

［1］ 翟慧兵，李振福，曹國(guó)華.高瓦斯大斷面巷道長(zhǎng)距離掘進(jìn)的通風(fēng)管理技術(shù)［J］.礦業(yè)安全與環(huán)保，2011（3）：125-127.

［2］ 王炎龍.超前鉆孔掩護(hù)高瓦斯厚煤層巷道快速掘進(jìn)技術(shù)［J］.中州煤炭，2015（1）：20-21.