煤巷掘进瓦斯治理技术探讨

煤巷掘进瓦斯治理技术探讨

任军伟

冀中能源邯郸矿业集团聚隆矿业有限公司河北武安056300

摘要：煤巷掘进工作面是最易发生瓦斯灾害事故的地点，发生突出会给矿井带来重大的人员及经济损失，甚至给矿井带来无法弥补的灾难。因此，随着开采深度的增加，煤与瓦斯突出严重威胁着掘进安全，必须采取打钻卸压、瓦斯抽放等措施提高煤体强度，降低煤层瓦斯压力，消除突出危险，实现安全生产。

关键词：煤巷掘进；瓦斯治理技术；探讨

1掘进工作面瓦斯事故原因分析

掘进工作面瓦斯事故原因分析近些年来，煤矿掘进工作面发生瓦斯灾害事故的影响因素有很多，从各个事故发生后对事故的调查分析可以得出，主要存在以下几个问题。

1.1采掘深度及开采强度增大

近年来，我国的矿井瓦斯防治技术装备水平得到了很大的提高，国内主要生产矿井广泛使用综合机械化掘进工艺。综掘工作面具有机械化掘进强度大、速度快，落煤、装煤和运煤基本上是连续进行，工作面断面大、受震动影响明显减小等特点，但是由于掘进工作面单进水平的提高，掘进速度的加快，其绝对瓦斯涌出量增大，瓦斯灾害问题日益严重。因此，煤巷掘进工作面最容易发生瓦斯事故，煤矿瓦斯灾害防治的重点应该是有效的预测掘进工作面的瓦斯涌出、防治掘进工作面的煤与瓦斯突出。据统计，目前我国煤矿的平均开采深度以10m/a的速度向深处延伸。在一般情况下，煤层瓦斯含量随埋深的增加而增大，随着开采深度的不断增加加，煤层压力增大，煤与瓦斯突出防治难度越来越大。在煤巷掘进过程中，瓦斯涌出量就相应增大，更易引起掘进工作面瓦斯超限，使瓦斯灾害事故日渐增多，造成的损失也日益严重。

1.2瓦斯治理技术及通风设备跟不上

煤矿产量的不断提升导致掘进巷道长度不断增加，使得巷道通风阻力增大，漏风现象也越来越严重，这就使到达掘进工作面的有效风量逐渐减小。要保证到达掘进工作面的有效风量不减小，就要加大局部通风机的供风量，但是增加供风量有一定限度，由于受到各方面技术条件限制及其它因素的影响，大功率局部通风机只在个别矿区加以运用，很难在短时间内进行推广应用，瓦斯治理问题困难重重。

1.3集约化开采程度越来越高

近年来，煤矿开采的集约化、机械化程度越来越高，开采强度及规模越来越高，为了提高回采效率，采区走向长度越来越长，有的已达四五千米。随着掘进巷道长度增加，同一巷道内掘进巷道中煤壁的暴露面积及掘进中所遇到的复杂问题随之增加，防治瓦斯所付出的安全及经济代价会超负荷运转，瓦斯涌出量增大，极易造成掘进工作面瓦斯超限、发生安全责任事故。

2煤巷掘进瓦斯治理技术探讨

图1谢一矿-720C13顺槽掘进炮后瓦斯涌出规律

2.1煤巷掘进瓦斯涌出规律

煤壁暴露面的瓦斯涌出随着暴露时间延长而衰减，符合负指数规律（见图1），并且存在排放瓦斯极限期限，一般为6~12个月。巷道周围的裂隙与卸压区的极限边界近似卵型[1]，其等值半径约为巷道宽度的3~4倍。煤的透气性越低，瓦斯涌出衰减速度越快，因此，对于淮南矿区的低透气性煤层而言，煤巷掘进瓦斯治理的重点是控制落煤瞬间瓦斯涌出量的峰值，降低瓦斯涌出初始强度。落煤时，巷道迎头瓦斯涌出可分为两部分，一是落煤中的瓦斯，涌出量为采落煤体的瓦斯含量与其残余瓦斯含量的差值，一次落煤量越多瓦斯涌出量越大；二是新暴露煤壁的瓦斯涌出量。依据煤壁瓦斯涌出的负指数衰减规律，新暴露煤壁的瓦斯涌出量通常很大。根据现场测算，谢一矿4471-660mC13顺槽掘进面的瓦斯涌出特性系数为3.35m/d0.5，新暴露的煤壁经过20min后其瓦斯涌出量才小于落煤瓦斯涌出量10%，说明落煤初期新暴露煤壁的瓦斯涌出较为强烈。

2.2煤巷掘进过程中的瓦斯缺抽排技术

瓦斯抽排的基本方法就是在巷道前方一定范围内施工一定数量的钻孔，通过卸压及抽放，使巷道前方煤层瓦斯得到一定程度的释放。这样，一方面降低了巷道前方煤体的瓦斯含量，减小了落煤的瓦斯涌出量，另一方面通过钻取煤炭和排放瓦斯，使巷道前方煤体产生收缩变形，能够提高煤体强度，增加煤层透气性，降低瓦斯涌出初速度，从而减少新暴露煤壁的瓦斯涌出量，起到防突和防止瓦斯超限的作用。

（1）穿层钻孔条带瓦斯抽放

煤巷掘进速度的提高，关键在于做好瓦斯的控制，此时可考虑对煤层瓦斯消突，由穿层钻孔处进行瓦斯抽放。具体操作流程：第一，以煤层法线为参照，取顶板距其10m以上岩层，且保持15～20m平面位置，将抽放岩石巷道设置其中；第二，自巷道内起，沿煤巷掘进区域进行穿层钻孔施工，并做埋管抽放。需注意，穿层钻孔在孔径上应保持75mm以上，以抽放半径为依据确定钻孔数量，避免有抽放空白带存在。这样在瓦斯抽放后，将保持为8m³/t以内瓦斯含量或使瓦斯压力保持在0.74MPa以下。

（2）深孔松动爆破技术应用

瓦斯抽放方式应用下，若煤巷两侧15m区域中瓦斯消突目标实现，可直接掘进，为使掘进中瓦斯含量得到进一步控制，引入钻场布置方式，进行瓦斯的抽放，也为煤巷快速掘进提供安全保障。在这两种方法基础上，掘进中也可考虑引入短探检测方法，如K1值法的应用、钻屑指标法的应用等，若检测中发现所获取的值超出规定范围，便需对煤层做进一步处理，此时深孔松动爆破技术将发挥其效果，其应用的目的在于使煤体有裂隙产生，瓦斯与应力将从裂隙中释放，煤层的透气性因此得以提高。从深孔爆破技术应用的要点看，主要对掘进前方的煤层进行钻孔，可根据实际施工情况确定钻孔数量，且钻孔主要以控制孔、爆破孔为主，控制孔主要起到导向控制作用，爆破中将会贯穿爆破裂缝面，转移此处应力，使高压瓦斯加速排放。通过这种方式的应用，既使瓦斯压力梯度降低，也可从时间、空间等角度进行超前防护。

2.3控制落煤强度

新暴露煤壁的瓦斯涌出量的大小与新暴露煤壁的表面积、放炮产生的松动圈范围及新暴露巷帮的裂隙等因素有关。显然，炮眼越长，一次落煤量越多，新暴露煤壁的表面积、放炮震动产生的松动圈范围及煤体裂隙也会随之增大，从而引起炮后瓦斯涌出量增加。在正常通风条件下，掘进巷道的瓦斯超限一般都发生在落煤时刻，对于低透气性的高瓦斯煤层，未卸压瓦斯率很低，经抽放后煤层瓦斯含量仍然很大。因此，严格控制落煤强度，采用短进尺、多循环的方式，能够减小对煤体的扰动，降低落煤时的瓦斯涌出强度，这样有利于防突和防止瓦斯超限。

3结语

煤巷掘进工作面是最易发生瓦斯灾害事故的地点，发生突出会给矿井带来重大的人员及经济损失，甚至给矿井带来无法弥补的灾难。因此，需不断加强掘进工作面瓦斯治理力度，以保证煤矿安全生产。

参考文献：

[1]高朝亮.高突矿井中底层煤巷掘进瓦斯防治技术研究[J].中州煤炭，2015（8）.

[2]梁运培，魏进涛，敖世全.柿花田煤矿掘进工作面瓦斯治理技术探讨[J].煤炭技术，2017（6）.

[3]孙福龙，富向，张传喜.寺家庄煤矿突出煤层掘进工作面瓦斯治理实践[J].煤矿安全，2014（6）.