掘进工作面过积聚高浓度瓦斯不明巷道瓦斯抽放技术的研究及实践

摘 要：掘进工作面揭露不明老空巷时，对老空巷内的瓦斯处理是巷道施工中的关键。在施工时，通过采取钻孔抽排释放、小断面贯通等一系列措施，经过现场实践取得了良好的效果，确保了巷道的施工安全。解决了掘进工作面遇老空巷时瓦斯的管理问题，提高了过空巷的速度，创造了良好的经济效果。

关键词：过空巷；瓦斯抽放；安全高效

引言

东河煤矿位于山西省临汾市蒲县太林乡，隶属于太原煤气化集团公司，是一座由四座小矿整合而成核定生产能力为90万吨/年的中型矿井，矿井瓦斯等级为瓦斯矿井。目前，矿井开采3#煤层三采区。由于煤层瓦斯赋存不平衡，局部区域原煤瓦斯含量较高，解吸量较大。矿井建有井下采区瓦斯抽放系统，主要用于回采工作面上隅角瓦斯抽放。在矿井四周存在许多小煤矿，个别煤矿存在对东河煤矿的越界开采情况。某矿越界上山进入东河煤矿井田后，被政府部门责令停止掘进封闭，由此在东河煤矿井田内形成了高浓度瓦斯空巷。

2310回风巷与某矿已越界的上山巷道探通，探眼内瓦斯浓度高达87.6%。太原煤气化集团公司、东河煤矿各级领导对此高度重视，通过认真研究，制定了掘进工作面利用抽放方法过越界上山的总体技术方案，并根据现场实际情况多次对瓦斯抽放方案进行了修改完善。经过为期40天的瓦斯综合治理成功实现了与空巷贯通，达到了预期目的。瓦斯抽放工程安装抽放管路838米，施工9个钻孔，抽排瓦斯8.7万立方米，解放了近60万吨煤炭资源，保证了矿井的正常采掘衔接。

1 概述

2310回风巷设计长度1207m，现已掘进631m，剩余576m。1月25日17时10分，探水队在2310回风巷进行探水作业时，与隰东煤矿已越界的上山巷道探通，探眼长度为31.5m，探眼内瓦斯浓度高达87.6%。若在该位置开切眼，此区域内煤量损失近60万吨，严重影响矿井下一步的采掘部署。

越界煤矿两条上山长度约为218m，巷道断面为3.3×1.9m，采用φ16×1800mm的圆钢锚杆支护，锚杆间、排距为600×800mm，两帮未支护。上山两侧原计划各布置一个工作面，北侧工作面1、2两顺槽掘进100m左右，南侧工作面3、4两顺槽掘进80-100m，两侧均未形成工作面（详见图1）。顺槽断面均为2×2m，采用梯形木棚支护，木棚间距为1m，采用φ120mm的松木制作。

2 实施过程

2.1 实施钻孔阶段

2310回风巷与越界煤矿探通后，东河煤矿共施工7个抽放孔都未与空巷探通，重新核实地质资料后，在2310回风巷滞后迎头4m，用探水钻机按仰角4度，与巷道中心线夹角40度成功施工第8个探眼，钻孔长58.5m，探眼内外压力基本平衡，探眼内瓦斯浓度为30%-40%之间。

2.2 钻孔抽放阶段

1#钻孔与2#钻孔开始同时抽放空巷内瓦斯，连续抽放5天后，空巷内瓦斯浓度无明显下降趋势，根据相关数据推断：由于空巷内瓦斯补给源比较多，煤壁解析瓦斯量在负压状态比较大。考虑到两个抽放孔的抽放能力达不到整个空巷抽放瓦斯的需求、对抽放方案重新进行了修改完善。

2.3 方案施行阶段

“2310回风巷过空巷瓦斯治理”最终采用进气孔与抽放孔在空巷内形成流场且保持负压的状态下，施行“连抽带掘”的技术方案。方案分为：钻探与综掘施工、钻探与风镐施工、铜制工具施工三个阶段。在2310回风巷偏右10°施工36m与空巷打通，作为3#钻孔。开始2#钻孔进气，1#钻孔与3#钻孔同时抽放，使空巷内形成流场且保持负压进行瓦斯抽放。经过3天的作业后，2#、3#钻孔内瓦斯浓度降至15%-20%，内外压差基本平衡。第一阶段：在巷道中心线上，以0°方位角，沿煤层倾角、距底板500mm施工一个22m探眼；距巷道中心线偏右500mm，距底板500mm，以5°方位角、沿煤层倾角施工一个22.2m探眼。钻探到位后，检查到探眼内最大瓦斯浓度为0.04%，综掘施工20m，掘进断面为3.8×2.4m2。第二阶段：在巷道中心线上，以0°方位，沿煤层倾角、距底板500mm施工一个10m的探眼；距巷道中心线偏右500mm，距底板500mm，以5°方位、沿煤层倾角施工一个10.3m的探眼。钻探到位后，检查到探眼内最大瓦斯浓度为0.08%，切断2310回风巷全部非本安质安全电源后，沿巷道左帮，按现施工线以2×2m2小断面风镐施工9m。第三阶段：剩余2m准备探通时，在救护队的现场监护下，用铜风镐头慢慢破开直径不超10cm的小孔，破孔后及时对孔内瓦斯进行排放，当孔内瓦斯浓度降低至1.5%时，逐步将孔扩大至1.5×1.5m2，并派救护队进空巷内进行侦查。至此，回风巷与空巷成功贯通。

3 风排瓦斯阶段

3.1 空巷侦查情况

救护队侦查到某煤矿已越界的两条上山断面均为3.3m×1.9m，顶板采用锚杆+金属网+托板支护，巷帮无支护，顺槽采用木棚支护，基本与越界煤矿提供的地测资料吻合，整个空巷内都比较完整，局部伪顶有冒落但不严重，巷道内无CO、H2S、SO2等有害气体，距贯通口下方70米最高瓦斯浓度16%，上方60米顺槽附近最高瓦斯浓度20%，另一条上山顺槽附近最高瓦斯浓度25%。

3.2 排放瓦斯阶段

根据救护队侦查到的实情，矿通风区及时制定了针对性的排瓦斯方案和措施，估算出排瓦斯量、供风量和排放时间。救护队在两条越界上山及已掘顺槽共构筑四道临时密闭（详图2），整个排瓦斯路线全部断电、撤人、设警戒后，开始瓦斯排放工作，救护队采用“风筒（10米一节的φ600风筒）错口法”由外向里逐段排放的方式排瓦斯，期间严禁“一风吹”，全风压风流混合处的瓦斯和二氧化碳浓度最大值分别为0.2%、0.1%。至此，排放瓦斯顺利完成。

排放瓦斯路线：越界煤矿空巷→2310回风巷→三采回风下山→总回风巷→地面（详图2）

备注：为了方便记录，定义58.5m的抽放孔为1#孔，迎头31.5m的探水孔为2#孔，36米的抽放孔为3#孔。

4 结束语

利用瓦斯移动抽放泵抽放空巷内高浓度瓦斯是本次2310回风巷成功与越界煤矿空巷贯通的治本之策；在2310回风巷迎头煤壁向空巷打进气孔、抽放孔，形成流场且保持负压，为本次掘进、贯通提供了有力的安全条件；抽放泵一直保持工作状态，抽放系统运行正常，空巷内保持负压状态，为打孔、贯通提供了安全可靠的工作条件；钻机带高压水强制冷却温度，消除了钻机与锚网、锚杆等碰撞产生火花的隐患；在最后剩余2米贯通期间，严格执行方案措施，用铜质工具贯通，消除了瓦斯事故隐患；打抽放钻孔后，孔口用聚氨酯等高分子材料加强密封，提高了瓦斯抽放效率，杜绝了因空巷内外压差造成空巷内瓦斯异常涌出的状况；小孔贯通后由救护队员侦探空巷内情况，并指挥扩孔以及下一步排放瓦斯事宜，确保了安全管理的可靠性。

参考文献

[1]秦跃平.矿井通风[M].中国矿业大学出版社，2002.

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[5]刘洪.煤矿安全规程 井工部分[M]徐州：中国矿业大学出版社，2006.

作者简介：王爱生（1965-），男，工程师，职务：太原煤气化公司东河煤矿总工程师。