高瓦斯突出矿井煤巷快速掘进瓦斯治理方法分析

陈鹏飞

（河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿，河南 许昌 461670）

高瓦斯突出矿井煤巷快速掘进瓦斯治理方法分析

陈鹏飞

（河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿，河南 许昌 461670）

从当前基建矿井投入使用现状看，大多面临煤层瓦斯含量过高，若快速掘进，很可能产生安全隐患问题，矿井生产能力会受到影响。这就要求结合基建矿井实际情况，采取有效的瓦斯治理方法。文章选取国内某煤矿区域矿井为实例，结合该煤矿当前应用现状，提出相应的瓦斯治理方法，并评价瓦斯治理后高瓦斯突出矿井生产情况。

高瓦斯突出矿井；快速掘进；瓦斯治理方法；基建矿井；矿井生产

高瓦斯突出矿井作为煤矿生产中的常见基建矿井类型，近年来被广泛应用于生产活动中。值得注意的是，尽管煤矿企业注重在矿井应用下提高掘进速度，但实际掘进中，受高含量煤层瓦斯影响，导致掘进受到明显影响。对此问题，采取较多控制瓦斯含量的方式，取得的效果并不理想。因此，本文对瓦斯治理方法在高瓦斯突出矿井中的应用研究，具有十分重要的意义。

1 高瓦斯突出矿井概况

本文在研究中选取国内某煤矿区域为例，该煤矿在构造上有向西缓斜特征，逆断层数量较多，煤层有明显节理裂隙发育特征，且保持8°左右倾角，为8#煤层，煤层平均1.6～1.8m厚度，0.00002～0.1061m2（MPa2·d）透气性系数。对煤层底板、顶板观察，可发现底板处以岩质泥岩为主，顶板有粉砂岩等砂质泥岩。在煤层瓦斯含量上，8#煤层可达14.47m3/t，为高瓦斯突出矿井，在瓦斯流量衰减上，保持0.1757～1.0531d－1系数，其说明瓦斯抽放较为困难。另外，瓦斯含量在可采煤层中都较多，很难实现快速掘进。具体的瓦斯参数如表1：

表1 煤层瓦斯参数

2 煤巷快速掘进瓦斯治理方法的应用分析

从该煤矿区域实际情况可发现，基建矿井生产中将面临瓦斯治理难题，无论从瓦斯压力或瓦斯含量上看，都会对煤巷快速掘进造成影响。对此问题，本文在研究中主要从三方面处理措施着手，包括穿层钻孔条带瓦斯抽放、大直径钻孔瓦斯抽放以及深孔松动爆破技术的应用等。

2.1 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。

2.2 大直径钻孔瓦斯抽放

瓦斯治理的关键在于控制瓦斯超标问题，可考虑将大直径钻孔瓦斯抽放方式引入。该方法实施过程：第一，布置钻场。取8#煤层倾向作业面1803工作面作为研究对象，在其顺槽巷道两侧预抽15m，且对60m掘进范围的瓦斯处理，掘进中，应注意每40m距离处，进行钻场的交错布置，布置后应保证钻孔控制为60m，两帮错距与单帮钻场间距分别为10m、40m，并有20m的超前距离作为预留。整个钻场在规格上，长、宽、高分别为4m、4m、2.8m；第二，布置钻孔。该过程中需考虑到若直接掘进，极易出现煤体表面卸压、松动问题，增加煤层透气性，这样在钻孔布置时，将导致抽放钻孔过程中有漏气问题。对此情况，应注意将巷道外是实煤体作为钻孔布置煤层，可时抽放负压得到保证。具体操作可细化为：第一，平面布置，于钻场中进行6个钻孔的布置，孔径220mm，孔间距0.5m，且保持60m孔深，需注意该孔径、孔深仅适用于1#、3#、5#三个孔中，其余三孔在孔径、孔深上分别为75mm、60m，保持0.5m孔间距；第二，布置剖面，以煤层底板为参照，钻孔高度应为1.5m，且注意巷帮、第1孔应保持1.5m间距；第三，孔深控制，以60m最为常见，但若钻场施工条件较好且钻机性能高，可考虑在孔深上适当增加。

2.3 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。

3 煤巷快速掘进瓦斯治理方法的应用效果研究

本次研究中取1803工作面为研究对象，对瓦斯治理方法应用效果分析，在顺槽掘进中，借助瓦斯抽放方法做区域消突，且使钻孔终孔控制于巷道两侧15m区域中。同时，工作面掘进中，利用K1值法对瓦斯突出指标进行检测，对于超限问题，给予深孔爆破防突方式，在瓦斯快速抽放下，使顺槽掘进速度提高。施工过程中可发现，可保持每天10～12m掘进进尺，瓦斯超限问题得以解决。由于钻孔、钻场、掘进工作面的布置，整个施工中为平行作业，不仅使掘进速度提高，且掘进安全性较高，为矿井的安全生产提供保障。

4 结语

瓦斯治理方法在高瓦斯突出矿井中的应用是实现煤巷快速掘进的关键所在。本文在研究中可发现，对于所选取的矿井采用穿层钻孔条带瓦斯抽放、大直径钻孔瓦斯抽放以及深孔松动爆破技术，取得的瓦斯治理效果明显。实际生产活动中，需根据矿井实际情况，采用针对性的瓦斯治理方法，以此达到瓦斯消突目标，推动矿井生产能力的提高。

[1]靳景玉，于建泓．高瓦斯突出矿井煤巷快速掘进瓦斯治理[J]．江西煤炭科技，2014，（3）.

[2]王中亮．高瓦斯厚煤层掘锚一体机快速成巷技术与工艺[D]．中国矿业大学，2014.

[3]吴爱军．松软煤层煤巷掘进突出危险性预测的连续流量法技术研究[D]．中国矿业大学，2011.

[4]程东全，高国成．“三软”低透气突出煤层瓦斯综合治理研究[J]．河南理工大学学报（自然科学版），2012，（1）.

[5]张世豪．高瓦斯矿井煤层巷道快速掘进方法[J]．中国煤炭工业，2012，（12）.

[6]张庆磊，陈宏彬，彭小亚．煤巷快速掘进方法的研究与应用[J]．中州煤炭，2014，（12）.

[7]李晓华，戚新红，韩真理，等．近距离高瓦斯突出煤层群首采工作面区域防突技术应用与分析[J]．中国安全生产科学技术，2014，（12）.

[8]蒲剑龙．松动爆破在突出煤层巷道掘进中的实践与应用[J]．内蒙古煤炭经济，2013，（5）．

（责任编辑：周 琼）

TD263

1009-2374（2017）12-0281-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.143

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