高瓦斯掘进面巷道快速掘进方法

常选斌

（山西潞安集团慈林山煤业有限公司，山西 长治 046299）

引言

对瓦斯进行有效抽采是提高掘进速度和质量的基础，对瓦斯抽采效果进行检测分析是使掘进施工质量进一步提高的保证。矿井煤层的瓦斯储藏量和涌出量的基础是瓦斯的含量，瓦斯含量也是考察瓦斯和煤危险性预测的重要依据。近年来，煤炭研究院开发了新的有效测定瓦斯含量的机器和技术，可以在50 m的深度以上进行取样分析，且能在取样工作完成一天后得到准确率极高的相关数据。在实际的生产运作时运用此项研究能大大提高抽放的效率。

1 瓦斯含量的确定

晋城集团的寺河矿及周边地区的瓦斯含量很高，一般在17 m3／t～26 m3／t，有些地区瓦斯含量比一般地区更高，瓦斯的压力达到了2.4 MPa，在这样瓦斯含量高且压力大的矿井地区，必须采取抽放的相关措施，否则在进行煤层开采时，如开采到了煤层构造带或软煤区，则会使瓦斯和煤产生冲突。因此，当瓦斯含量一旦高于15 m3／t，地面抽放的工作就十分必要。

地面瓦斯抽放钻孔是一个正方形的装置，间距为300 m×300 m，半径为150 m。将地面瓦斯抽放钻孔应用到寺河矿井的地面抽采上，会取得良好的效果，但同时也存在抽采时间过长的问题，为了解决这一问题，可以具体考察寺河矿地区的煤层构造情况和瓦斯的分布情况，重新有针对性地调整钻孔的间距，使轴放钻孔减到120～180 m之间，与此同时，还要增加抽放量，这就可以有效减少地面抽采时间，使开采紧密衔接。一般而言，矿区瓦斯的地面抽采时间应保持在6～9年之间。

2 巷道快速掘进的影响因素

影响掘进速度的最主要因素是瓦斯的抽放效果。地面瓦斯抽放装置对瓦斯进行抽放后，瓦斯含量仍然很高，因此在对巷道进行作业前要进行抽放工作，否则施工就无法顺利进行。

寺河矿地区的地质条件较为简单，但顶板结构却存在着0.5 m左右的伪顶，黏性较差，容易在施工过程中冒落造成支护失效，在一定程度上影响了掘进速度和安全性。

在进行两个巷道同时掘进的工作时，横贯和机组拐弯出现的频率过多，为了施工横贯和进行机组拐弯浪费了大量的时间，甚至这两项工作浪费的时间比正常施工所用的时间还要多，而且由于横贯和机组拐弯较多，需要封闭作业的时间多且相关的机器设备需要频繁移动，耗费了大量人力和物力。

在进行巷道掘进的过程中，会发生抽放钻孔中残留的瓦斯异常涌出的现象，这也会严重阻碍掘进工作的正常进行，使掘进进度无法推进，且在割煤过程中，割煤速度过快易造成瓦斯超限，需时时放缓割煤速度，大大影响了掘进速度。

3 快速掘进技术设备的改进

根据自身多年的摸索、总结，笔者对当地矿井的自然条件和环境等有了深刻的了解，针对条件中存在的不利于快速掘进的因素，在技术和设备方面采取了以下的措施：

一边抽放一边掘进，交替做抽放瓦斯和掘进巷道的工作，使之形成科学合理的循环，即每个巷道在掘进时都要掘进1个月后抽放瓦斯2个月，轮流对三个巷道的工作面进行施工。这样抽掘穿插的工作方式，更有利于工作安全度的提高。

做好准备工作，在施工工作面上放置一条蛇形的管，再准备数量足够多的封孔连孔的设备，在进行掘煤工作过程中，一旦出现抽放钻孔内残留的瓦斯异常涌出时，应立即把蛇形管与钻孔连接，抽放瓦斯，以防止瓦斯压力过大影响掘进作业。

通过其他科技公司合作进行设备的开发，成果为机载式的临时支护装置，该项装置在施工中的应用不仅使得临时支护工作的效率和安全性大大提高，还使有效掘进时间得到增加。

4 掘进生产组织的确定

4.1 生产组织形式

在施工过程中，存在很多停工、窝工的现象，为了有效避免这种现象所带来的不良影响，更好发挥掘进的优势，可以优化生产组织来保证瓦斯抽采的效果。经过分析研究，一组一头多巷的组织形式更适合掘进工作。多条巷道地点要尽量安排较聚集，这样便于进行生产组织，一组员工就能完成多个巷道的掘进任务且效率较高。

4.2 断面掘进工作

近年来，随着矿井煤层的不断开采，煤层的巷道断面也越来越大，根据寺河矿煤矿的储藏量，在进行掘进工作时，应该进行6×6 m的断面掘进，这主要是为了充分利用掘进巷道增加采煤量，且能促进煤炭回收工作的进行，提高矿井开采的效益。

4.3 设备选择

我们可以选用煤巷CZM类型的钻孔机进行施工工作。该类型的机器综合性强，集打眼、支护和装煤为一体的掘进装备。2臂和4臂可以进行30 m2断面的施工，其中，4臂的煤巷钻孔机能很大程度提高掘进速度。另外，多巷掘进过程中，单头单面都配备一套综掘配套设备，避免掘进过多的横贯造成时间与材料的浪费。

4.4 人员组织

在现有的装备基础上，要充分发挥人的主观能动性，最大限度的优化劳动组织与施工工艺，大力推进我公司的快速掘进“9人模式”，即工作面采用3人打顶＋3人打帮＋1人联网＋2人备料的最有组织作业模式，目前这种模式是山西潞安集团慈林山煤业有限公司掘进直接工效最高的组织形式。

4.5 封闭瓦斯

高瓦斯掘进巷道回风流瓦斯易超限，首先要有效稀释瓦斯，即增加掘进工作面供风量，必要时采用双趟风筒掘进；另外，还必须抑制巷帮、巷顶或巷底释放瓦斯，需及时采取全断面喷浆或注化学实际，抑制瓦斯向掘进空间内涌出。

5 经济效益研究

利用CZM4-180／36煤巷机进行煤矿开采为例进行经济效益分析。首先进行任务分配，组织3个掘进小组对胡地矿进行施工，每组有50名劳动者。每个小组对6条巷道进行施工作业。每个巷道长度和间距均为50 m。每个小组以“三八”制进行施工。循环进度是1.5 m，日进9 m，班进3 m，一个月按30 d机算，煤就为1.48 t／m3，煤巷机的掘进效率就在60%以上。根据现在市场上的估价，一吨块煤约600元，末煤每顿400元，所以，一个小组在6条巷道的抽采每年的收入约为2 000万元。

根据以上实践结果可知，采用以上的抽采组织形式和先进的技术设备除了能够使巷道的大断面快速有效地施工，也可以促使废弃的煤炭资源得到更好的回收，大大提高了经济效益，值得在实际作业中运用推广。

6 结语

在高瓦斯矿井下进行掘进作业对于工作者来说十分危险，且掘进速度慢、效率低、经济效益差，因而提高瓦斯矿井煤层作业的速度和安全性刻不容缓。瓦斯容量和压力对高瓦斯矿井煤层巷道的抽采、掘进工作有着很大的影响，因此必须利用有效的快速掘进方法进行相关施工作业，笔者根据自身多年实践经验总结出了合理抽采、低瓦斯掘进、全面组织、层层递进的一体化掘进方法，该方法不仅能保证施工作业的安全，还可以提高掘进效率，增加经济效益，对于高瓦斯掘进面巷道有着重要意义，值得在日后的工作中推广应用。

［1］ 翟慧兵，李振福，曹国华.高瓦斯大断面巷道长距离掘进的通风管理技术［J］.矿业安全与环保，2011（3）：125-127.

［2］ 王炎龙.超前钻孔掩护高瓦斯厚煤层巷道快速掘进技术［J］.中州煤炭，2015（1）：20-21.