深井高瓦斯煤層巷道快速掘進(jìn)瓦斯防治技術(shù)研究

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1、深井高瓦斯煤層巷道快速掘進(jìn)瓦斯防治技術(shù)研究柳?。ò不绽砉ご髮W(xué)能源與安全學(xué)院，安徽淮南232001）【摘要】本文分析了煤巷掘進(jìn)的瓦斯及涌出特征,探討了增加風(fēng)量、邊抽邊掘及控制落煤強(qiáng)度等瓦斯治理技術(shù)和保障措施,實(shí)現(xiàn)了大斷面煤巷的快速掘進(jìn)。.jyqk，一水平為-967m水平，礦井采用中央并列式通風(fēng)方式，主井、副井進(jìn)風(fēng)，中央風(fēng)井回風(fēng)。111303工作面為礦井首個(gè)采煤工作面，111303面機(jī)巷位于一水平中央?yún)^(qū)，標(biāo)高為-817～-864m，總掘進(jìn)工程量1819.275m，巷道荒斷面為21.74m2，凈斷面為21.33m2，采用綜掘機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)，2011年

2、3月7日開工,2011年11月17日施工結(jié)束，工作面平均推進(jìn)速度為7.1m/d。經(jīng)測定13-1煤層原始瓦斯含量1.7846~4.3830m3/t，直接法測定13-1煤層原始瓦斯含量3.3331~5.4372m3/t，控制區(qū)域內(nèi)13-1煤層瓦斯含量為5.4372m3/t，且煤層透氣性較差，透氣性系數(shù)為，0.045268m2/MPa2·d[1]。1　煤巷掘進(jìn)瓦斯及涌出特征1.1　掘進(jìn)工作面瓦斯111303工作面機(jī)巷掘進(jìn)時(shí)迎頭瓦斯涌出于兩部分，一是落煤中的瓦斯，涌出量為采落煤體的瓦斯含量與其殘余瓦斯含量的差值，一次落煤量越多瓦斯涌出量越大；二是新

3、暴露煤壁的瓦斯涌出量。依據(jù)煤壁瓦斯涌出的負(fù)指數(shù)衰減規(guī)律,新暴露煤壁的瓦斯涌出量通常很大。[2]1.2　瓦斯涌出與掘進(jìn)各工序的關(guān)系現(xiàn)場對綜掘機(jī)割煤，打眼，鋪網(wǎng)，檢修主要四道工序的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行測量。割煤時(shí)瓦斯?jié)舛葹?.22~0.54%，打眼時(shí)瓦斯?jié)舛葹?.3%，鋪網(wǎng)時(shí)瓦斯?jié)舛葹?.2~0.32%，檢修時(shí)瓦斯?jié)舛葹?.16%。由實(shí)測得出綜掘割煤時(shí)瓦斯?jié)舛茸畲?，且成倍增加，因此綜掘機(jī)割煤的瓦斯防治是掘進(jìn)作業(yè)中瓦斯防治的重點(diǎn)。1.3　瓦斯涌出與掘進(jìn)距離的關(guān)系從掘進(jìn)工作面迎頭向后每10m取點(diǎn)對風(fēng)流中瓦斯?jié)舛葴y定，瓦斯?jié)舛扔捎^的0.3%逐漸增大到回風(fēng)口

4、的0.5%，表明：隨著掘進(jìn)距離增加，煤層暴露面增多，范圍增大，瓦斯涌出量不斷增加，瓦斯?jié)舛戎饾u上升。2　煤巷掘進(jìn)瓦斯綜合治理技術(shù)2.1　增加風(fēng)量111303工作面機(jī)巷開始撥門施工時(shí)，選用2臺(tái)FBD№6.3/2×30局部通風(fēng)機(jī)（1用1備）,工作面回風(fēng)量為462m3/min，回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛葹?.22%；當(dāng)工作面掘進(jìn)長度超過300m時(shí)，工作面回風(fēng)量為460m3/min，回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛茸畲筮_(dá)0.5%，為了增加工作面風(fēng)量，減少回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛龋?11303工作面中部車場增加了2臺(tái)FBD№7.1/2×45局部通風(fēng)機(jī)（1用1備），此時(shí)工作面回風(fēng)量為

5、1263m3/min，回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛葹?.26%；2011年5月份，隨著掘進(jìn)工作面的推進(jìn)、巷幫鉆場及鉆孔的施工，工作面風(fēng)量有所下降，回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛茸畲筮_(dá)0.54%，為了解決這一問題，將原FBD№6.3/2×30局部通風(fēng)機(jī)更換成FBD№7.1/2×45局部通風(fēng)機(jī)，并將原Φ800mm風(fēng)筒全部更換成Φ1000mm風(fēng)筒，最終形成4臺(tái)FBD№7.1/2×45局部通風(fēng)機(jī)向111303工作面機(jī)巷供風(fēng)的格局。局部通風(fēng)機(jī)均采用“三專供電”，安裝“兩閉鎖”裝置、能實(shí)現(xiàn)主備局扇自動(dòng)切換。局部通風(fēng)機(jī)參數(shù)見表1。2.2　順層鉆孔預(yù)抽通風(fēng)是礦井瓦斯治理的基礎(chǔ)，要從

6、源頭上徹底解決瓦斯問題，對煤層瓦斯進(jìn)行抽放是根本途徑[3]。口孜東礦111303工作面機(jī)巷在掘進(jìn)工程中，在沒有礦井抽采半徑資料的前提下，借鑒淮南礦區(qū)其他礦井經(jīng)驗(yàn)，每隔60m在巷幫施工了鉆場，每個(gè)鉆場施工18個(gè)順層鉆孔，對工作面瓦斯進(jìn)行抽放，鉆場及鉆孔布置圖見圖1。經(jīng)過測定，111303機(jī)巷順層鉆孔抽采管路計(jì)量裝置孔板壓差為1200Pa，孔板系數(shù)為2.6642，帶入下式得出：Q=0.32×k×（Δh）1/2（1）其中：Q——管路流量，m3/min；k——孔板系數(shù)，取2.6642；Δh——孔板壓差，Pa，取600。經(jīng)計(jì)算111303工作面機(jī)巷順

7、層孔混合流量為29.53m3/min，管道中瓦斯?jié)舛葹?.2%,抽采純瓦斯含量為2.42m3/min。抽采率達(dá)到30%。2.3　落煤強(qiáng)度控制新暴露煤壁的瓦斯涌出量的大小與新暴露煤壁的表面積及新暴露巷幫的裂隙等因素有關(guān)。顯然，割煤時(shí)間越長，一次落煤量越多，新暴露煤壁的表面積及煤體裂隙也會(huì)隨之增大，從而引起瓦斯涌出量增加。在正常通風(fēng)條件下，掘進(jìn)巷道的瓦斯超限一般都發(fā)生在落煤時(shí)刻，對于低透氣性的高瓦斯煤層，未卸壓瓦斯率很低，經(jīng)抽放后煤層瓦斯含量仍然很大。因此，嚴(yán)格控制落煤強(qiáng)度，采用短進(jìn)尺、多循環(huán)的方式，能夠減小對煤體的擾動(dòng)，降低落煤時(shí)的瓦斯涌出強(qiáng)

8、度，這樣有利于防突和防止瓦斯超限。3　保障措施3.1　強(qiáng)化現(xiàn)場通風(fēng)管理通風(fēng)管理人員現(xiàn)場跟班，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決；利用早班對機(jī)巷局部通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行全面普查，確保風(fēng)筒吊掛平直，無破口，中