淺談礦山雙煤層巷道快速掘進技術的應用

任勝軍

【摘 要】隨著近年來煤礦開采深度的逐漸加深，其中存在的問題也逐漸凸顯出來。在對煤層巷道進行掘進的過程中應用綜采礦井技術，若有瓦斯突出等災害發(fā)生時，不容易有重大經濟損失出現，對巷道的進尺造成較為嚴重的影響。所以，在煤炭行業(yè)，綜采礦井煤層巷道的掘進實現安全快速的目標是現如今廣泛關注的重點。本文主要從煤礦高瓦斯綜采礦井進行著手，通過對掘進雙煤層巷道安全快速掘進及瓦斯瓦斯控制的措施進行闡述，并分析了該技術的現狀及改善措施。

【關鍵詞】煤礦；巷道掘進；快速安全；應用

近年來，我國的煤礦開采深度呈現逐年增加的趨勢，由于礦井開采深度的增加所引起的瓦斯突出、瓦斯爆炸等礦井災害也越來越嚴重，尤其是在綜采礦井中，井下設備眾多，一旦發(fā)生瓦斯災害，損失將非常嚴重。在綜采礦井中，設備占據了很大部分的巷道斷面，使得巷道的有效通風斷面比較小，因此，制定與綜采工藝相適應的瓦斯控制技術迫在眉睫。

研究表明，綜采礦井的瓦斯事故大多發(fā)生在掘進中的煤層巷道中，不僅嚴重影響了巷道的進尺，制約著煤礦的正常生產，也可能造成人員傷亡等事故。因此，對于綜采礦井而言，治理瓦斯的重點是有效控制煤巷掘進過程中的瓦斯突出事故。在以往的煤巷掘進中經常使用的方法包括煤巷邊掘邊抽、掘進工作面迎頭鉆孔抽采、增多局部通風機數量及增大局部通風機功率等，雖然取得了一定的成效，但效果并不明顯，瓦斯超限、局部小型瓦斯突出的現象仍然時有發(fā)生。本文根據礦井的地質條件，結合礦井的綜合機械化技術，通過制定合理的煤巷掘進方案，并實施合理的通風方式，實現了雙煤層巷道的安全快速掘進。

1.礦山巷道快速掘進技術推廣的意義

巷道掘進存在較低的效率，未能充分將機械的作用得到發(fā)揮。其主要原因是由于配套能力低及不完善造成的。在巷道掘進系統(tǒng)中存在較多的配套環(huán)節(jié)，主要有：轉載、支護、供電、運輸、通風、降塵、供水等方面。在支護和運輸中存在較大的工作量，對時間占據相對較多，因此應對該問題進行合理解決，進一步將掘進設備的潛能得到有效發(fā)揮。應結合地質條件對支護時間進行縮短，從而用錨桿支護的方法促使巷道支護的效果得到有效提升，有效的將工人的勞動強度得到降低，提升巷道掘進的速度。

2.某綜采礦井煤層巷道的地質條件

某綜采礦井煤層賦存條件穩(wěn)定，厚度為3.8～4.5m。地質構造和水文地質條件比較簡單，煤層直接頂為0.2～0.5m厚的含砂泥巖，老頂為中粗粒砂巖，厚度在5m以上，直接底為1.5～2.7m厚的灰色巖。礦井的絕對瓦斯涌出量為127.62m3/min，相對瓦斯涌出量為12.53m3/t，屬于高瓦斯礦井。

為提高礦井的生產安全，煤層巷道采用錨網索+梯子梁支護形式，采用預緊力高強度低松弛錨索，錨索長度為6.3m，直徑18.96mm，為提供高預緊力，采用規(guī)格為400mm×400mm×16mm大托盤。金屬網片采用10號鉛絲加工編制的經緯網，網孔為100mm×100mm。梯子梁選用直徑為14mm圓鋼加工而成。

煤巷幫部采用Φ22mm×2200mm的等強樹脂錨桿，錨桿的錨固力不小于50kN，扭矩不小于70N·m，煤巷頂部采用Φ22mm×2400mm的等強樹脂錨桿，錨桿錨固力不小于100，扭矩不小于80N·m。幫部和頂部錨桿的間排距均為800mm×800mm，托盤采用150mm×150mm×10mm的鋼板。

3.雙煤巷安全快速掘進新技術

通過對回采巷道掘進的應用是傳統(tǒng)上的雙巷掘進技術，對兩條相鄰巷道進行同時掘進，采用聯絡巷對兩條巷道一定距離進行設置，從而實現巷道的貫通，對通風、行人、材料及設備的運輸提供便利。為了使雙煤巷掘進速度得到有效提升，通常情況下不應用傳統(tǒng)的掘進方法，與煤礦層存在的穩(wěn)定及簡單的地質狀況相結合，應首先在煤層中進行大斷面巷道施工，再采用碼垛的方式在大面段巷道中間進行劃分，從而促使雙煤巷形成。

3.1影響施工的主要因素

對礦井的掘進計劃以及以往的掘進驗收情況進行分析，巷道的掘進速度直達到要求的80%。而且工作面上下平巷進尺相差較大，工作面開切眼的準備工作難以進行，嚴重影響了工作面的整體準備效率，給工作面銜接帶來壓力。造成這種結果的主要原因如下：

（1）掘進巷道污風不能及時進入全風壓回風巷，導致工作面瓦斯?jié)舛容^高，不敢加快掘進機的割煤速度。

（2）每條巷道不僅實現運料，而且能夠滿足運煤。在同一條巷道上進行主運和副運的設置，促使巷道的整體運輸效率得到降低，從而提升巷道掘進的準備時間。

（3）在對聯絡巷進行掘進時，必須將主巷掘進進行停止，便于對風系統(tǒng)進行調整，導致出現回風巷與瓦斯排放掘進的進尺和膠帶與運輸巷道的輔助差距加大。

3.2安全快速掘進新工藝的施工方案

（1）沿采區(qū)的進、回風側掘進大斷面煤巷，交替在左、右巷的迎頭、巷道幫部以及頂底板打鉆抽排瓦斯，邊掘邊采。

（2）在巷道中間碼垛，將巷道隔開，每隔一定距離留設聯絡通道，實現一側進風一側回風。

（3）在左巷頂板以及煤壁側幫部打錨網，垛體一側幫部架設錨網腿，為增加穩(wěn)定性，采用塘笆背幫。施工過程中需要注意的是，錨網腿要插入頂板100mm以上，且錨網腿之間要設置3～4條拉條聯結。

（4）滯后左巷15～20m刷右巷，在右巷頂板以及煤壁側幫部打錨網，垛體一側幫部靠近錨網腿處碼垛，垛體外側設置木挑棚加強支護。

（5）為了對掘進工作面的瓦斯管理的增強，掘進工作面的垛體滯后不能超出5m，為了將回風側巷道中存在的隅角瓦斯?jié)舛容^大的問題得到有效解決，應運用掛風簾對其進行改善。

（6）如果遇到局部頂板比較破碎或者地質條件較差的情況，巷道可采用架U型棚的方法進行支護。

3.3方案的優(yōu)缺點以及改進措施

采用這種方法掘進煤巷主要優(yōu)點有：

（1）減少局部通風機的數量，甚至可以不用局部通風機，而且自然通風的好處是可以避免瓦斯積聚。

（2）左、右巷交替抽排瓦斯可以確保在巷道掘進過程中，掘進工作面的瓦斯?jié)舛忍幱诳煽胤秶鷥龋行Х乐姑号c瓦斯突出情況的出現的情況出現。

（3）較大的煤巷掘進迎頭斷面，對通風及頂板的管理提供便利。

（4）較大的工作面范圍，在回風巷內污風直接進入，有效的改善工人的工作環(huán)境。

（5）與傳統(tǒng)雙巷掘進相比，掘進效率高于其兩倍，掘進速度得到有效提升。

（6）在不同巷道中進行運料和運煤作業(yè)，有效的將安全隱患得到降低。

但卻存在著較為嚴重的垛體漏風現象發(fā)生，在巷道掘進的過程中，在100m之內的范圍，垛體的漏風量為10%。在200m以上，其垛體的漏風量達到20%～30%，其形成的原因主要是由于垛體內有較大裂縫存在。為了促使該問題得到有效解決，應在碼垛時，采用塑料膜或泥漿鋪設的方法對垛體間的裂縫進行鋪設。若要進一步將漏風量得到降低，應運用高水快速凝固材料對垛體進行填充，當卻存在著較高的成本。

4.結語

綜上所述，在煤炭行業(yè)的礦井綜采過程中，雙煤層巷道安全快速掘進得到廣泛的關注，在傳統(tǒng)的掘進方式中，對瓦斯突出現象進行防治，當效果不太明顯。而雙煤層巷道掘進技術的應用，不僅將煤礦掘進中存在的煤層瓦斯突出及通風困難等問題得到有效解決，而且對煤巷掘進施工中的瓦斯及頂板管理提供了便利。通過實踐可以發(fā)現。該技術促使煤層巷道的掘進速度得到有效的提升，對煤層巷道的利用率得到提高。有效的將掘進工作面中的工作環(huán)境進行改善，因此在煤炭行業(yè)，巷道快速掘進技術應被逐漸推廣。 [科]