沿空掘巷工作面瓦斯治理技術(shù)研究

摘 要：沿空掘巷重點(diǎn)是把巷道設(shè)置在地應(yīng)力場中，提升巷道維護(hù)的便利性，降低巷道出現(xiàn)形變的幾率或者幅度，其中最為核心的問題是對煤柱的寬度必須進(jìn)行充分的控制，而對小煤柱進(jìn)行預(yù)留的重點(diǎn)作用為把巷道與采空區(qū)的部分分離開，進(jìn)而控制采空區(qū)的水流與毒害氣體涌到巷道中，對開采工人的生命安全帶來威脅，導(dǎo)致重大事故的出現(xiàn)。但是，在對巷道進(jìn)行日常安全維護(hù)時，煤柱的寬度會帶來直接性影響，如果煤柱寬度太小，因?yàn)橐驯徊煽詹糠值拿褐诔休d力上已經(jīng)成形，就極易導(dǎo)致煤柱出現(xiàn)失穩(wěn)的情況;如果煤柱的寬度過高，那么在對回采巷道進(jìn)行布控時就必須設(shè)置在壓力較高的部分中，容易提升巷道的壓力，進(jìn)而給支護(hù)施工帶來難度，而支護(hù)施工又是礦井采掘期間非常關(guān)鍵的問題，直接決定著礦井采掘工作是否能夠順利進(jìn)行，還會在很大程度上影響到礦井開采的安全穩(wěn)固性，進(jìn)而對工人的生命安全造成威脅。

關(guān)鍵詞：沿空掘巷工作面;瓦斯治理;技術(shù)研究

0 引言

沿空掘巷，主要是將巷道布置于低應(yīng)力場，使巷道便于維護(hù)，減少巷道的變形量，其關(guān)鍵點(diǎn)，主要在于嚴(yán)格控制了煤柱的寬度，而留下小煤柱的主要目的，則是將巷道和開采空了的區(qū)域隔離開來，以此來防止開采空了的區(qū)域的水和有害氣體順利串入巷道，危害礦工的生命安全，發(fā)生危險事故。但是煤柱的寬度對巷道的維護(hù)起到了至關(guān)重要的決定性作用，若是煤柱過于偏小，由于已經(jīng)開采空了的區(qū)域的煤柱承受力已呈現(xiàn)出塑形，就很容易引起煤柱失衡;若是煤柱過于偏大，則回采巷道的布置，就會在壓力的增高區(qū)以內(nèi)，這會使巷道的壓力增大，導(dǎo)致支護(hù)困難，而支護(hù)是礦井開采過程中的大問題，對能否順利進(jìn)行礦井的開采工作至關(guān)重要，也對礦井開采過程中的安全問題造成重大影響。因此，合理把握煤柱的大小，對巷道的支持和維護(hù)至關(guān)重要，同時也能夠有效的治理到瓦斯問題。

1 沿空掘巷瓦斯涌出特點(diǎn)

第一，沿空掘巷重點(diǎn)指的是臨近的采空區(qū)域上覆巖層穩(wěn)固以后才進(jìn)行掘進(jìn)工作，通常要比臨近回采工作面最少延后三個月，另外，巷道的掘進(jìn)工作區(qū)處在傾向應(yīng)力下降的區(qū)域中，在巷道掘進(jìn)工作面中通常不會涌出太多瓦斯;第二，如果對沿空掘巷的巷道進(jìn)行科學(xué)適當(dāng)?shù)耐L(fēng)，通常不易產(chǎn)生瓦斯涌出過多的情況;第三，如果沿空掘巷中預(yù)留的小煤柱的寬度和支護(hù)設(shè)備的參數(shù)設(shè)置的不夠規(guī)范時，就會降低了煤柱的穩(wěn)固性，另外也沒有采用相應(yīng)的措施來封堵?lián)p壞的煤柱，則會導(dǎo)致采空區(qū)和掘進(jìn)巷道產(chǎn)生串聯(lián)的現(xiàn)象，采空區(qū)域中的瓦斯會在自身壓力的促使下涌向掘進(jìn)巷道中，在巷道采掘長度的提升下，使得瓦斯的涌出量越來越高，久而久之便會產(chǎn)生瓦斯含量過高的問題。

2 地應(yīng)力對瓦斯賦存影響

在對巷道進(jìn)行掘進(jìn)期間，當(dāng)遇到煤巖環(huán)境時，煤的地應(yīng)力、物化性質(zhì)、瓦斯壓力等問題共同的影響下構(gòu)成了煤和瓦斯突出的問題。其中最應(yīng)該受到嚴(yán)格控制的就是地應(yīng)力場和瓦斯壓力場。因?yàn)榈貞?yīng)力場和瓦斯壓力場共同的影響，會使得原來煤層具有的物理性質(zhì)產(chǎn)生不同程度的改變。對煤層瓦斯的壓力進(jìn)行降解，對有效應(yīng)力進(jìn)行增透能夠更好的提高煤層抵御外來破壞的能力。在治理沿空掘巷中的瓦斯問題時，可在應(yīng)力比較集中的部分進(jìn)行處理，對煤柱進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)定，保證沿空掘巷巷道的施工能夠?qū)ν咚惯M(jìn)行良好的控制。

3 沿空掘巷工作面瓦斯治理技術(shù)研究

3.1 常規(guī)治理措施

第一，對通風(fēng)的質(zhì)量進(jìn)行提升。對沿空掘巷工作面中的通風(fēng)效果進(jìn)行提升，不斷凈化其中的空氣純度，盡量保證工作面中為高風(fēng)的環(huán)境，想要確保工程安全順利的進(jìn)行，就必須采用智能化、自動化的通風(fēng)設(shè)施作為工作面的風(fēng)門。第二，對通風(fēng)機(jī)進(jìn)行合理選型。在選取通風(fēng)機(jī)時必須要根據(jù)實(shí)際情況來執(zhí)行，功率較大的通風(fēng)機(jī)更適宜用到沿空掘進(jìn)比較長的巷道中，而功率較小的通風(fēng)機(jī)更適宜用到沿空比較短的巷道中，并且更適宜用到局部性強(qiáng)的環(huán)境中。第三，檢驗(yàn)巷道中瓦斯的濃度。必須定期對巷道中瓦斯的含量實(shí)施檢驗(yàn)工作，保證瓦斯的含量在安全的范圍內(nèi)，以防在作業(yè)期間產(chǎn)生瓦斯爆炸的問題，特別是在巷道中通風(fēng)不順暢時最容易出現(xiàn)瓦斯含量過高的情況。第四，對支護(hù)設(shè)備進(jìn)行合理運(yùn)用。想要確保沿空掘進(jìn)活動的順利進(jìn)行，就應(yīng)該對巷道實(shí)施合理的支護(hù)處理，以防產(chǎn)生巷道頂板坍塌的情況，同時還要構(gòu)建有關(guān)的規(guī)范來進(jìn)行有效約束。

3.2 小煤柱側(cè)注漿封堵瓦斯技術(shù)

在上區(qū)段的采空區(qū)域中和沿空掘巷的工作面中預(yù)留設(shè)置了6m寬的護(hù)巷小煤柱，掘進(jìn)巷道斷面的寬度為4m、高為3.2m，巷道的支護(hù)方式為利用錨桿、錨索、金屬網(wǎng)加工字鋼的支護(hù)模式。在進(jìn)行掘進(jìn)工作期間，通過對瓦斯涌出含量的檢驗(yàn)得知，在掘進(jìn)工作面的順槽中有瓦斯涌出，其含量在0.5%上下，為預(yù)防實(shí)際生產(chǎn)工作中形成采空區(qū)域和掘進(jìn)巷道的連接，導(dǎo)致采空區(qū)域中的瓦斯涌進(jìn)掘進(jìn)巷道中，可對噴注堵漏的模式進(jìn)行運(yùn)用。第一，將沿空掘巷工作面中的中線作為分割點(diǎn)，對接近采空區(qū)一側(cè)的頂板和煤壁實(shí)施混凝土噴注工作，噴注要達(dá)到100-200mm的厚度。在對小煤柱的幫邊進(jìn)行噴注期間，不但能夠有效封堵住小煤柱的裂縫，還能夠和煤柱的注漿進(jìn)行充分融合，從而有效提升煤柱的穩(wěn)固度。第二，煤柱注漿。利用注漿法對已被噴漿的小煤柱進(jìn)行空隙的封堵，以防掘進(jìn)巷道和采空區(qū)出現(xiàn)通連的情況，導(dǎo)致采空區(qū)的瓦斯氣體流到巷道中。利用TBW50/15型號的注漿泵，堵漏劑屬于高分子材料，其配合的比例在：水=1.5：1000。主要要對出料管、鉆孔套、注漿鉆孔出漿孔等進(jìn)行細(xì)致化施工，在對注漿孔和注漿管路進(jìn)行清潔處理時必須采用干凈的清水，保證鉆孔和注漿管路的暢通無阻。

3.3 采掘工作面“一面一策”幾點(diǎn)說明及建議

第一，在對采掘工作面的瓦斯含量進(jìn)行計算時，大都利用臨近采掘工作面的部分進(jìn)行對比計算，預(yù)算出的所有工作面的瓦斯含量和實(shí)際的情況會存在一定差異，在煤炭開采期間應(yīng)該注意提升基本信息數(shù)據(jù)的搜集，從而達(dá)到真實(shí)生產(chǎn)工作的要求。第二，采掘工作面防突措施的實(shí)施和順層鉆孔與穿層鉆孔的預(yù)抽是分不開的，應(yīng)該對鉆孔施工、驗(yàn)收、孔洞封堵以及管路鏈接等工作進(jìn)行充分、嚴(yán)格的感控，對孔洞封堵和管路連接的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提升抽采工作的成效。第三，對以下三點(diǎn)工作進(jìn)行重點(diǎn)跟進(jìn)：①針對礦井中煩擾開采工作的各個煤層根據(jù)規(guī)定對瓦斯的含量進(jìn)行測量，從而為采掘工作面瓦斯含量的核算和瓦斯治理方案的制定帶來有效的參考根據(jù);②對鉆孔抽樣半徑進(jìn)行檢查，給鉆孔的設(shè)定帶來參照依據(jù);③對抽采系統(tǒng)進(jìn)行完善處理。第四，對礦井中瓦斯的級別進(jìn)行嚴(yán)格的鑒定。第五，對掘進(jìn)工作面的瓦斯治理方案進(jìn)行科學(xué)制定。

3.4 巷幫噴漿

想要防止維護(hù)巷道的小煤柱在掘進(jìn)巷道和回采工作面作業(yè)過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的形變現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)煤柱產(chǎn)生可以和采空區(qū)連通的縫隙，導(dǎo)致采空區(qū)瓦斯涌向掘進(jìn)巷道的問題，可以利用注漿法對煤柱進(jìn)行加固處理。對接近采空區(qū)的沿空掘巷幫進(jìn)行水泥漿的噴注活動，噴注的斷面要達(dá)到半個回采巷道的面積，進(jìn)而在最大程度上降低對于回采工作面采掘出的煤炭質(zhì)量的影響。水泥漿的噴注厚度應(yīng)該在100-200mm之間，不但能夠有效提升巷道的支護(hù)強(qiáng)度，同時還能夠強(qiáng)化煤柱的封堵作用。

4 結(jié)束語

總結(jié)來講，在對沿空掘巷進(jìn)行掘進(jìn)的過程中，因?yàn)闆]有對瓦斯防治技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的運(yùn)用，巷道中瓦斯的含量平均值為0.38%，掘進(jìn)部分的瓦斯含量有時會超出0.8%，在一定程度上危及到了巷道掘進(jìn)的安全性。利用煤柱幫噴漿的方式進(jìn)行封堵工作，在掘進(jìn)部分設(shè)置上排減瓦斯的孔洞和其他治理瓦斯的設(shè)施，有效降低了涌入巷道的瓦斯量，掘進(jìn)面中瓦斯的涌出量為0.15%上下，在對巷道進(jìn)行掘進(jìn)的過程中沒有產(chǎn)生過瓦斯過量的問題，確保了沿空掘巷施工的安全性。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

武和平（1965- ），男，漢族，籍貫：山西孝義，本科，1989年7月畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院采煤專業(yè)，現(xiàn)在職務(wù)：科員，現(xiàn)在職稱：中級工程師，研究方向：礦井安全。