高瓦斯突出礦井煤巷快速掘進瓦斯治理方法分析

陳鵬飛

（河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦，河南 許昌 461670）

高瓦斯突出礦井煤巷快速掘進瓦斯治理方法分析

陳鵬飛

（河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦，河南 許昌 461670）

從當前基建礦井投入使用現狀看，大多面臨煤層瓦斯含量過高，若快速掘進，很可能產生安全隱患問題，礦井生產能力會受到影響。這就要求結合基建礦井實際情況，采取有效的瓦斯治理方法。文章選取國內某煤礦區域礦井為實例，結合該煤礦當前應用現狀，提出相應的瓦斯治理方法，并評價瓦斯治理后高瓦斯突出礦井生產情況。

高瓦斯突出礦井；快速掘進；瓦斯治理方法；基建礦井；礦井生產

高瓦斯突出礦井作為煤礦生產中的常見基建礦井類型，近年來被廣泛應用于生產活動中。值得注意的是，盡管煤礦企業注重在礦井應用下提高掘進速度，但實際掘進中，受高含量煤層瓦斯影響，導致掘進受到明顯影響。對此問題，采取較多控制瓦斯含量的方式，取得的效果并不理想。因此，本文對瓦斯治理方法在高瓦斯突出礦井中的應用研究，具有十分重要的意義。

1 高瓦斯突出礦井概況

本文在研究中選取國內某煤礦區域為例，該煤礦在構造上有向西緩斜特征，逆斷層數量較多，煤層有明顯節理裂隙發育特征，且保持8°左右傾角，為8#煤層，煤層平均1.6～1.8m厚度，0.00002～0.1061m2（MPa2·d）透氣性系數。對煤層底板、頂板觀察，可發現底板處以巖質泥巖為主，頂板有粉砂巖等砂質泥巖。在煤層瓦斯含量上，8#煤層可達14.47m3/t，為高瓦斯突出礦井，在瓦斯流量衰減上，保持0.1757～1.0531d－1系數，其說明瓦斯抽放較為困難。另外，瓦斯含量在可采煤層中都較多，很難實現快速掘進。具體的瓦斯參數如表1：

表1 煤層瓦斯參數

2 煤巷快速掘進瓦斯治理方法的應用分析

從該煤礦區域實際情況可發現，基建礦井生產中將面臨瓦斯治理難題，無論從瓦斯壓力或瓦斯含量上看，都會對煤巷快速掘進造成影響。對此問題，本文在研究中主要從三方面處理措施著手，包括穿層鉆孔條帶瓦斯抽放、大直徑鉆孔瓦斯抽放以及深孔松動爆破技術的應用等。

2.1 穿層鉆孔條帶瓦斯抽放

煤巷掘進速度的提高，關鍵在于做好瓦斯的控制，此時可考慮對煤層瓦斯消突，由穿層鉆孔處進行瓦斯抽放。具體操作流程：第一，以煤層法線為參照，取頂板距其10m以上巖層，且保持15～20m平面位置，將抽放巖石巷道設置其中；第二，自巷道內起，沿煤巷掘進區域進行穿層鉆孔施工，并做埋管抽放。需注意，穿層鉆孔在孔徑上應保持75mm以上，以抽放半徑為依據確定鉆孔數量，避免有抽放空白帶存在。這樣在瓦斯抽放后，將保持為8m3/t以內瓦斯含量或使瓦斯壓力保持在0.74MPa以下。

2.2 大直徑鉆孔瓦斯抽放

瓦斯治理的關鍵在于控制瓦斯超標問題，可考慮將大直徑鉆孔瓦斯抽放方式引入。該方法實施過程：第一，布置鉆場。取8#煤層傾向作業面1803工作面作為研究對象，在其順槽巷道兩側預抽15m，且對60m掘進范圍的瓦斯處理，掘進中，應注意每40m距離處，進行鉆場的交錯布置，布置后應保證鉆孔控制為60m，兩幫錯距與單幫鉆場間距分別為10m、40m，并有20m的超前距離作為預留。整個鉆場在規格上，長、寬、高分別為4m、4m、2.8m；第二，布置鉆孔。該過程中需考慮到若直接掘進，極易出現煤體表面卸壓、松動問題，增加煤層透氣性，這樣在鉆孔布置時，將導致抽放鉆孔過程中有漏氣問題。對此情況，應注意將巷道外是實煤體作為鉆孔布置煤層，可時抽放負壓得到保證。具體操作可細化為：第一，平面布置，于鉆場中進行6個鉆孔的布置，孔徑220mm，孔間距0.5m，且保持60m孔深，需注意該孔徑、孔深僅適用于1#、3#、5#三個孔中，其余三孔在孔徑、孔深上分別為75mm、60m，保持0.5m孔間距；第二，布置剖面，以煤層底板為參照，鉆孔高度應為1.5m，且注意巷幫、第1孔應保持1.5m間距；第三，孔深控制，以60m最為常見，但若鉆場施工條件較好且鉆機性能高，可考慮在孔深上適當增加。

2.3 深孔松動爆破技術應用

瓦斯抽放方式應用下，若煤巷兩側15m區域中瓦斯消突目標實現，可直接掘進，為使掘進中瓦斯含量得到進一步控制，引入鉆場布置方式，進行瓦斯的抽放，也為煤巷快速掘進提供安全保障。在這兩種方法基礎上，掘進中也可考慮引入短探檢測方法，如K1值法的應用、鉆屑指標法的應用等，若檢測中發現所獲取的值超出規定范圍，便需對煤層做進一步處理，此時深孔松動爆破技術將發揮其效果，其應用的目的在于使煤體有裂隙產生，瓦斯與應力將從裂隙中釋放，煤層的透氣性因此得以提高。從深孔爆破技術應用的要點看，主要對掘進前方的煤層進行鉆孔，可根據實際施工情況確定鉆孔數量，且鉆孔主要以控制孔、爆破孔為主，控制孔主要起到導向控制作用，爆破中將會貫穿爆破裂縫面，轉移此處應力，使高壓瓦斯加速排放。通過這種方式的應用，既使瓦斯壓力梯度降低，也可從時間、空間等角度進行超前防護。

3 煤巷快速掘進瓦斯治理方法的應用效果研究

本次研究中取1803工作面為研究對象，對瓦斯治理方法應用效果分析，在順槽掘進中，借助瓦斯抽放方法做區域消突，且使鉆孔終孔控制于巷道兩側15m區域中。同時，工作面掘進中，利用K1值法對瓦斯突出指標進行檢測，對于超限問題，給予深孔爆破防突方式，在瓦斯快速抽放下，使順槽掘進速度提高。施工過程中可發現，可保持每天10～12m掘進進尺，瓦斯超限問題得以解決。由于鉆孔、鉆場、掘進工作面的布置，整個施工中為平行作業，不僅使掘進速度提高，且掘進安全性較高，為礦井的安全生產提供保障。

4 結語

瓦斯治理方法在高瓦斯突出礦井中的應用是實現煤巷快速掘進的關鍵所在。本文在研究中可發現，對于所選取的礦井采用穿層鉆孔條帶瓦斯抽放、大直徑鉆孔瓦斯抽放以及深孔松動爆破技術，取得的瓦斯治理效果明顯。實際生產活動中，需根據礦井實際情況，采用針對性的瓦斯治理方法，以此達到瓦斯消突目標，推動礦井生產能力的提高。

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（責任編輯：周 瓊）

TD263

1009-2374（2017）12-0281-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.143

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