高瓦斯条件下快速掘进工艺

张英

本文介绍了山西晋煤集团沁秀煤业有限公司岳城煤矿在高瓦斯条件下工作面顺槽巷道快速掘进工艺、配套设备及供电系统，研究了抽放与采掘的关系，分析了影响快速掘进的因素及采取的措施，为高瓦斯条件下快速掘进提供了参考。

岳城煤矿位于山西省晋城市沁水县郑村镇赵庄村，隶属于晋城煤业集团沁秀煤业有限公司。井田位于沁水煤田东南部，距晋城市约60km，距沁水县城约50km，为高瓦斯矿井。矿井井田面积为13.8597km2，现开采3号煤层，3号煤层厚度5.04～7.16m，平均6.11m，含炭质泥岩或泥岩夹石0～5层，厚度0.00～1.25m；3号煤层厚度大且稳定，结构简单，为全区稳定可采煤层；该煤层顶板主要是泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩，局部为细、中粒砂岩，粉砂岩主要发育于井田东南部及西北角；底板主要是粉砂岩、泥岩，局部为细粒砂岩。3号煤层瓦斯含量为8.93～29.14m3/t。

井田范围内共布置103口地面抽放钻井，由蓝焰煤层气公司负责施工、抽放，但在井巷施工过程中，瓦斯仍然是制约生产的首要因素。在3#煤层大巷延伸及工作面圈定过程中，采用边掘边抽、密集钻孔集中抽、钻场掩护式抽、区域钻孔覆盖抽等多种模式抽放，一个掘进队多个工作面轮换施工，最终保证了矿井的正常生产衔接。

双巷掘进，全负压通风

巷道掘进过程中，煤体瓦斯涌出、机组截割过程中瓦斯涌出等多种瓦斯来源造成掘进工作面瓦斯难以解决，单条巷道难以长距离施工。为此，矿井采用两条巷道同时掘进，间距35米（中—中），一条巷道进风一条巷道回风，每隔50米用联络横川贯通一次，形成全风压通风系统，局部通风机工作距离只有50米，有效解决了瓦斯制约生产的问题。

两条巷道同时掘进，机电设备布置、材料运输线路有了更多的选择，如下图所示，安装两台机组割煤，进风巷道安装胶带输送机运煤；回风巷道安装轨道运料，安装40T溜子通过横川将煤运到胶带输送机上，设备布置如图1所示。施工工艺简单，最高月进尺可达到600米。

掩护式抽放，循环掘进

多个工作面轮换施工。正常情况下一个月时间施工4个横川，即巷道延伸200米后工作面停下来抽放，打钻抽放时间2个月，在此期间需要另外两组双巷掘进工作面接替，三组六条巷道轮换施工保证一个综掘队不间断施工，如图2所示。

巷道正前集中抽放。在巷道正前（即工作面迎头）利用全液压坑道钻机打钻抽放瓦斯，12m2断面布置24个钻孔，平均每平方米布置2个钻孔，钻孔采用五花布置，即布置上中下三排，每排8个孔，打钻深度在220～230左右。

耳朵钻场掩护。耳朵钻场内布置钻孔，抽放掘进巷道侧面20米范围的煤体瓦斯，降低巷道掘进过程中煤体瓦斯涌出，利用全液压坑道钻机打钻时，一般布置6～8个孔，深度240米左右，利用千米钻机施工钻孔时布置5个孔，主孔深度一般可以达到500米，每隔60米左右开一次分支。

影响工作面快速掘进的因素

现在，岳城煤矿开采水平埋深在300～400米，地质条件简单，顶板中等稳定，高瓦斯，在这种条件下影响快速掘进的因素主要有：

瓦斯抽放效果是影响掘进的最主要因素，经过地面抽放钻井区域抽放瓦斯后，煤体瓦斯含量依旧很高，吨煤瓦斯含量在17.3m3左右，在巷道施工前必须经过抽放，否则根本不具备施工条件，巷道正前施工密集钻孔集中抽放，有效距离200米，打钻时间半个月，抽放时间1.5个月，抽放量在170万m3左右，瓦斯含量降至6.8～7.5m3/t。

在岳城煤矿地质构造较少，但是在顶板结构中，存在一层0.2～0.8米的灰黑色，层理发育，层理间的黏结力较差，呈片状，易破碎的伪顶，巷道掘进过程中易冒落，给掘进造成了一定的影响。

双巷同时掘进，每隔50米施工一次横川，机组拐弯频繁。正常施工巷道时平均每天掘进10米，施工横川需要4天，但掘进进尺只有31米。同样的施工时间少9米进尺。一个月总共影响36米。

由于联络横川较多，封闭工作量大；设备移动次数多，溜子、风机随工作面推进频繁移动。

掘进过程中，割煤会不断揭露抽放钻孔，偶尔残留的抽放钻孔中瓦斯涌出异常，严重影响掘进工作面正常推进。

提高快速掘进施工的措施

自综掘队成立至今，经过5年的摸索、锻炼，新工人变成老师傅，形成了岳城煤矿独具特色的双巷掘进工艺。针对各种不利因素，采取了一系列措施：

边抽边掘，抽瓦斯与掘巷道交替进行，每个双巷掘进工作面掘一个月抽2个月，三个双巷掘进工作面轮换施工，形成正规循环。

布置一趟%o280的蛇形管紧跟工作面，备用足够的封孔连孔装置，在割煤过程中揭露残留的抽放钻孔瓦斯涌出异常时，立即将钻孔连接到抽放管上实施抽放，避免瓦斯超限，不影响掘进施工。

针对横川施工频繁，机组拐弯多，出煤不方便的情况，自主研究加工了超短距离转载机，大大提高了工作效率。

与山东天河科技有限公司合作，研发了机载式液压临时支护装置，并申请了专利，该装置的投入使用，使临时支护变得简单、快速，同时极大的提高了安全性，增加了工作面的有效掘进时间。

以技能竞赛和技能鉴定为手段，加强职工培训，提高操作技能，现在综掘队的员工，参加工作2年以上的全部是高级工，在晋煤集团公司号召开展的首席技师鉴定中，2011年综掘队2人当选，2012年3人当选。

对快速掘进技术的思索

快速掘进要根据各矿不同的地质条件、掘进工艺、断面尺寸以及装备水平综合进行评价，以高效益、高效率等为衡量标准，不能一概而论，仅仅局限在一个单进水平上。自2011年开始，晋煤集团开始实施立标对标管理，目前正在试运行阶段，以采掘完成指标与标杆值进行对比来促进采掘各项指标更好更快完成。该方法在生产煤矿应用还不成熟、不够细化，以单进水平不能够完全反应不同矿井的快速掘进水平。在岳城煤矿现有的生产条件下，随着施工作业人员水平的不断提高，经过不断改进创新，高瓦斯矿井多巷快速掘进的各项技术指标达到了一定的高度。

[1]王金力.大断面煤巷快速掘进技术研究与探索，煤炭科学技术，2002.01

[2]陕卫斌.通风横川快速拐弯掘进工艺研究与应用，晋煤科技，2012.02

[3]杨志春.快速掘进技术，西山科技，2002