高瓦斯矿井大断面巷道掘进技术研究

曾铨

【摘 要】巷道掘进是煤矿开采工作的重要环节，直接影响着矿产开采的安全性和稳定性，是整个煤矿工作的基础，但是在具体的巷道掘进工作中，会受到很多其他因素的制约，导致其安全性和工作效率受到影响，本文结合目前高瓦斯矿井大断面巷道掘进中的问题进行分析，从实际的问题为出发点，阐述可行性巷道掘进技术，目的是为相关工作提供合理的建议，保障后续的采矿工作得以顺利开展和进行。

【关键词】高瓦斯;矿井;大断面;掘进;技术

前言：

矿井煤矿开采工作中，如果发现有一处煤层或者岩层发现瓦斯，则此矿井就被视为瓦斯矿井，而高瓦斯矿井的定义十分精细，一般当瓦斯涌出量达到10m3/t，或者高于10m3/t则被视为高瓦斯矿井，同时，巷道掘进工作面与采煤工作面的瓦斯涌出量高于3m3/min也被视为高瓦斯矿井。此类矿井的危险系数相对较高，煤矿开采效率低下，所以选择与应用的巷道掘进技术也十分严格。

1高瓦斯矿井大断面巷道掘进中的问题分析

（1）安全问题严重。在高瓦斯矿井不同的工作环节都面临着安全问题，在大断面巷道掘进工作中，存在着大量瓦斯涌入的情况，并发生瓦斯量聚集，或者由于压力变化造成骤然巨变，在巷道掘进过程中，瓦斯涌入的情况时有发生，原因是煤层断面较大，煤层暴露，巷道周边的瓦斯会随着空隙涌入巷道中，当超过一定的浓度值，就会发生爆炸的风险，在施工过程中，由于扰动现象会导致瓦斯压力产生变化，所以瓦斯在煤层中的状态是处在运动中的，如果所处空间较为封闭，会导致内部压力过大，在具体的施工中，大断面巷道会发生裂缝，导致瓦斯持续大量的涌入其中，最后诱发安全问题。

（2）工作效率不高。由于瓦斯状态的流动性和变化性特点，在具体的大断面巷道掘进中，会受到一定的影响，比如巷道的开口选择，需要经过严格的甄选。另外，技术人员还应该对瓦斯的浓度进行分析，获取瓦斯的动态变化信息。一般在矿井中进行大断面巷道掘进时采用局部通风的方式，保持掘进环境中的氧气与瓦斯浓度在理想的范围内，才能保障工作的安全性，以便进行深入的掘进作业。通风扇设备无法保障空气置换效率，随着巷道掘进深度的增加，瓦斯浓度也会随之增高，所以需要降低掘进速度，工作效率也受到影响。

2高瓦斯矿井大断面巷道掘进技术研究

（1）瓦斯抽放技术。由于高瓦斯矿井作业存在很大的安全隐患，煤矿开采企业普遍采用瓦斯抽放的技术进行应对，在具体的大断面巷道掘进施工中，瓦斯抽放技术应用已经十分普遍，由于煤层、岩层以及瓦斯浓度的情况十分复杂，所以在技术的应用中应该不断的进行优化。在巷道的工作区域，选择标准的抽放孔，在标准孔周围选取2-3个测试孔，做好孔位的标记，测试孔的布设应该在不同的方向均匀分布，控制好标准孔与测试孔之间的距离，并在测试孔与标准孔处放置气流监测仪器，监测气流数据。四个孔位需要同时开放，对瓦斯瞬间涌出量以及衰减量进行测试，测量气流衰减速度最快孔位与标准空位之间的距离，进而最大限度的完成瓦斯抽取和后续利用，有利于提升巷道工作安全性。

（2）巷道支护技术。巷道支护是保障高瓦斯矿井大断面巷道掘进施工安全性与稳定性的基础工程，不论是何种巷道掘进，都无法避免对煤层与岩层的扰动，所以，大断面巷道掘进施工中，扰动程度更加明显。利用综合支护技术，为顺利开展掘进施工提供了安全保障，综合支护技术主要分为两个部分，分别是顶部支护和侧面支护，顶部支护中，一般采用强度较高的钢合金锚杆，在巷道地面持续布设，锚杆之间保持80-90cm的距离，锚杆的长度延伸至礦井的顶部，在15-200的夹角开挖，利用钢筋梁和金属网对其加固，在必要的情况下，可以在顶部锚杆转弯处架设多个锚杆，并用螺栓和焊接的方式对其加固处理，对巷道两侧的支护主要采用螺纹钢锚杆，保持与地面的垂直，锚杆的间隔为90-110cm之间最为适宜，并在巷道两侧持续布设，地面部分的锚杆要用高分子材料进行处理，确保锚杆与地面交会部分的链接更加稳固，也可以利用金属网或者焊接的方式对交汇处进行加固处理，合理的运用锚杆托板，保持锚杆位置的水平状态，防止受力不均造成安全问题和隐患。

（3）工程实例分析。某处矿井在进行薄煤层开采过程中，利用大断面巷道掘进技术，开采工作开展之前，需要对矿井的瓦斯情况进行分析，确定该矿井的观测孔瓦斯涌出量为11.6m3/t，最大涌出量已达48.5m3/min，属于高瓦斯矿井。为了提高开采工作的安全性，保障工作效率，进一步应用瓦斯抽放技术与巷道支护技术。

瓦斯抽放环节，采用数据对比分析，分别设置标准空位与测试空位，空位分布均匀合理，做好空位的编号，设定基础空位的距离，三个测试空位的距离逐一增加0.6m，经过实际的测定，对瓦斯涌出量大与衰减速度较快的空位进行确定，并以此孔的为基准，保持一定的距离开展瓦斯抽放工作。

巷道支护环节也是高瓦斯矿井大断面掘进中的重要环节，可以提升工作的稳定性和安全性，采用螺纹钢作为主要的巷道支护材料，具体的支护方案参照上文叙述，结合本矿区的实际情况，一一做好巷道内顶棚与两侧的支护，保障巷道掘进工作的顺利完成。

结论：

现阶段，煤矿生产行业对作业安全与效率的要求越来越高，高瓦斯矿井的巷道掘进也引起了相关部门的高度重视，面对工作中瓦斯泄露和工作效率低下的问题，应该进行科学的瓦斯抽放与检测，采用巷道支护技术来提升工作的安全性，进而提高工作效率，防止瓦斯事故造成巨大的经济损失和人员伤害。

参考文献：

[1]吕国光. 高瓦斯矿井大断面巷道掘进技术研究[J]. 中国化工贸易，2019，11（9）：83.

[2]申浩. 高瓦斯矿井大断面巷道掘进相关技术研究[J]. 煤，2019，28（2）：42-43.

[3]金元甲，高升. 高瓦斯矿井厚煤层大断面巷道快速掘进技术[J]. 煤炭工程，2014，46（9）：49-54.

（作者单位：贵州省盘州市能源生产技术羊场指导站）