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[摘 要]近几年，煤矿开采深度的逐渐增加，由此所带来的瓦斯突出等问题也越来越严重。在综采矿井的煤层巷道掘进过程中，一旦发生瓦斯突出等矿井灾害，不仅造成重大的经济损失，也会严重影响巷道的进尺。因此，如何实现综采矿井煤层巷道的安全快速掘进一直是煤炭企业的研究重点。本文介绍了在高瓦斯综采矿井中，通过有效控制瓦斯实现快速安全掘进双煤层巷道的新方法，并且详细分析了该方法的优缺点以及改进措施。
[关键词]综采工作面 掘进煤巷 瓦斯控制 新技术 改进措施
中图分类号：TD263 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）16-0052-01
1、引言
近年来，我国的煤矿开采深度呈现逐年增加的趋势，由于矿井开采深度的增加所引起的瓦斯突出、瓦斯爆炸等矿井灾害也越来越严重，尤其是在综采矿井中，井下设备众多，一旦发生瓦斯灾害，损失将非常严重。在综采矿井中，设备占据了很大部分的巷道断面，使得巷道的有效通风断面比较小，因此，制定与综采工艺相适应的瓦斯控制技术迫在眉睫。
研究表明，综采矿井的瓦斯事故大多发生在掘进中的煤层巷道中，不仅严重影响了巷道的进尺，制约着煤矿的正常生产，也可能造成人员伤亡等事故。因此，对于综采矿井而言，治理瓦斯的重点是有效控制煤巷掘进过程中的瓦斯突出事故。在以往的煤巷掘进中经常使用的方法包括煤巷边掘边抽、掘进工作面迎头钻孔抽采、增多局部通风机数量及增大局部通风机功率等，虽然取得了一定的成效，但效果并不明显，瓦斯超限、局部小型瓦斯突出的现象仍然时有发生。本文根据矿井的地质条件，结合矿井的综合机械化技术，通过制定合理的煤巷掘进方案，并实施合理的通风方式，实现了双煤层巷道的安全快速掘进。
2、某综采矿井煤层巷道的地质条件
红兴煤业矿井煤层赋存条件稳定，厚度为3.8～4.5m。地质构造和水文地质条件比较简单，煤层直接顶为0.2～0.5m厚的含砂泥岩，老顶为中粗粒砂岩，厚度在5m以上，直接底为1.5～2.7m厚的灰色岩。矿井的绝对瓦斯涌出量为127.62m3/min，相对瓦斯涌出量为12.53 m3/t，属于高瓦斯矿井。
为提高矿井的生产安全，煤层巷道采用锚网索+梯子梁支护形式，采用预紧力高强度低松弛锚索，锚索长度为6.3m，直径18.96mm，为提供高预紧力，采用规格为400 mm×400 mm×16 mm大托盘。金属网片采用10号铅丝加工编制的经纬网，网孔为100 mm×100 mm。梯子梁选用直径为14 mm圆钢加工而成。
煤巷帮部采用Φ22mm×2200mm的等强树脂锚杆，锚杆的锚固力不小于50kN，扭矩不小于70N·m，煤巷顶部采用Φ22mm×2400mm的等强树脂锚杆，锚杆锚固力不小于100，扭矩不小于80 N·m。帮部和顶部锚杆的间排距均为800 mm×800 mm，托盘采用150 mm×150 mm×10 mm的钢板。
3、双煤巷安全快速掘进新技术
传统的双巷掘进技术是指在回采巷道掘进过程中，同时掘进两条相邻巷道，两条巷道每隔一定距离设置联络巷将巷道贯通，以方便通风、行人以及材料、设备的运输。为了加快双煤巷的掘进速度，我们不采用这种传统的掘进方式，根据本矿煤层赋存稳定、地质条件简单的情况，在煤层中先施工大断面巷道，然后在大断面巷道中间码垛将大巷道一分为二，形成双煤巷。
3.1 影响施工的主要因素
对矿井的掘进计划以及以往的掘进验收情况进行分析，巷道的掘进速度直达到要求的80%。而且工作面上下平巷进尺相差较大，工作面开切眼的准备工作难以进行，严重影响了工作面的整体准备效率，给工作面衔接带来压力。造成这种结果的主要原因如下：
1）掘进巷道污风不能及时进入全风压回风巷，导致工作面瓦斯浓度较高，不敢加快掘进机的割煤速度；
2）每条巷道即运料又运煤，即主运、副运均在同一条巷道，降低了巷道的整体运输效率，导致巷道掘进的准备工作时间长；
3）在掘进联络巷时必须停止掘进主巷，以便调整通风系统，导致回风巷与瓦斯排放巷掘进进尺与胶带和辅助运输巷道的差距越来越大。
3.2 安全快速掘进新工艺的施工方案
1）沿采区的进、回风侧掘进大断面煤巷，交替在左、右巷的迎头、巷道帮部以及顶底板打钻抽排瓦斯，边掘边采；
2）在巷道中间码垛，将巷道隔开，每隔一定距离留设联络通道，实现一侧进风一侧回风；
3）在左巷顶板以及煤壁侧帮部打锚网，垛体一侧帮部架设锚网腿，为增加稳定性，采用塘笆背帮。施工过程中需要注意的是，锚网腿要插入顶板100mm以上，且锚网腿之间要设置3～4条拉条联结；
4）滞后左巷15～20m刷右巷，在右巷顶板以及煤壁侧帮部打锚网，垛体一侧帮部靠近锚网腿处码垛，垛体外侧设置木挑棚加强支护；
5）为了加强掘进工作面的瓦斯管理，垛体滞后掘进工作面不得超过5m，为了解决回风侧巷道上隅角瓦斯浓度较大的问题，可采用挂风帘的方法处理；
6）如果遇到局部顶板比较破碎或者地质条件较差的情况，巷道可采用架U型棚的方法进行支护。
3.3 方案的优缺点以及改进措施
采用这种方法掘进煤巷主要优点有：（1）减少局部通风机的数量，甚至可以不用局部通风机，而且自然通风的好处是可以避免瓦斯积聚；（2）左、右巷交替抽排瓦斯可以确保在巷道掘进过程中，掘进工作面的瓦斯浓度处于可控范围内，有效防止煤与瓦斯突出情况的出现的情况出现；（3）煤巷掘进迎头断面大，便于通风和顶板管理；（4）工作面范围大，污风直接进入回风巷，工人的工作环境得到了有效改善；（5）掘进效率是传统双巷掘进的两倍，掘进速度快；（6）使得运料和运煤在不同的巷道，降低了安全隐患。
主要缺点是垛体漏风比较严重，巷道掘进100m以内是垛体的漏风量达到10%，掘进到200m以上是漏风量达到20%～30%，造成这种问题的原因主要是垛体内部缝隙较大。为了解决这个问题，可以在码垛的时候在垛体之间铺设塑料膜或者用泥浆封堵。如果要进一步降低漏风量，可以采用高水快速凝固材料将垛体充填，但是成本将会较高。
4、结语
实现综采矿井中双煤层巷道的安全快速掘进一直是煤炭行业的研究重点，传统的掘进方式虽然采取了相关的防止瓦斯突出的措施，但效果并不显著。本文阐述的双煤层巷道掘进方法不仅可以有效解决“双高”条件下煤层瓦斯易突出、通风困难的问题，而且方便了煤巷掘进工作面的瓦斯管理和顶板管理。实践表明，该种方法不仅加快了煤层巷道的掘进速度，提高了煤层巷道的利用率，而且大大改善了掘进工作面的工作环境，可以广泛推广。
[关键词]综采工作面 掘进煤巷 瓦斯控制 新技术 改进措施
中图分类号：TD263 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）16-0052-01
1、引言
近年来，我国的煤矿开采深度呈现逐年增加的趋势，由于矿井开采深度的增加所引起的瓦斯突出、瓦斯爆炸等矿井灾害也越来越严重，尤其是在综采矿井中，井下设备众多，一旦发生瓦斯灾害，损失将非常严重。在综采矿井中，设备占据了很大部分的巷道断面，使得巷道的有效通风断面比较小，因此，制定与综采工艺相适应的瓦斯控制技术迫在眉睫。
研究表明，综采矿井的瓦斯事故大多发生在掘进中的煤层巷道中，不仅严重影响了巷道的进尺，制约着煤矿的正常生产，也可能造成人员伤亡等事故。因此，对于综采矿井而言，治理瓦斯的重点是有效控制煤巷掘进过程中的瓦斯突出事故。在以往的煤巷掘进中经常使用的方法包括煤巷边掘边抽、掘进工作面迎头钻孔抽采、增多局部通风机数量及增大局部通风机功率等，虽然取得了一定的成效，但效果并不明显，瓦斯超限、局部小型瓦斯突出的现象仍然时有发生。本文根据矿井的地质条件，结合矿井的综合机械化技术，通过制定合理的煤巷掘进方案，并实施合理的通风方式，实现了双煤层巷道的安全快速掘进。
2、某综采矿井煤层巷道的地质条件
红兴煤业矿井煤层赋存条件稳定，厚度为3.8～4.5m。地质构造和水文地质条件比较简单，煤层直接顶为0.2～0.5m厚的含砂泥岩，老顶为中粗粒砂岩，厚度在5m以上，直接底为1.5～2.7m厚的灰色岩。矿井的绝对瓦斯涌出量为127.62m3/min，相对瓦斯涌出量为12.53 m3/t，属于高瓦斯矿井。
为提高矿井的生产安全，煤层巷道采用锚网索+梯子梁支护形式，采用预紧力高强度低松弛锚索，锚索长度为6.3m，直径18.96mm，为提供高预紧力，采用规格为400 mm×400 mm×16 mm大托盘。金属网片采用10号铅丝加工编制的经纬网，网孔为100 mm×100 mm。梯子梁选用直径为14 mm圆钢加工而成。
煤巷帮部采用Φ22mm×2200mm的等强树脂锚杆，锚杆的锚固力不小于50kN，扭矩不小于70N·m，煤巷顶部采用Φ22mm×2400mm的等强树脂锚杆，锚杆锚固力不小于100，扭矩不小于80 N·m。帮部和顶部锚杆的间排距均为800 mm×800 mm，托盘采用150 mm×150 mm×10 mm的钢板。
3、双煤巷安全快速掘进新技术
传统的双巷掘进技术是指在回采巷道掘进过程中，同时掘进两条相邻巷道，两条巷道每隔一定距离设置联络巷将巷道贯通，以方便通风、行人以及材料、设备的运输。为了加快双煤巷的掘进速度，我们不采用这种传统的掘进方式，根据本矿煤层赋存稳定、地质条件简单的情况，在煤层中先施工大断面巷道，然后在大断面巷道中间码垛将大巷道一分为二，形成双煤巷。
3.1 影响施工的主要因素
对矿井的掘进计划以及以往的掘进验收情况进行分析，巷道的掘进速度直达到要求的80%。而且工作面上下平巷进尺相差较大，工作面开切眼的准备工作难以进行，严重影响了工作面的整体准备效率，给工作面衔接带来压力。造成这种结果的主要原因如下：
1）掘进巷道污风不能及时进入全风压回风巷，导致工作面瓦斯浓度较高，不敢加快掘进机的割煤速度；
2）每条巷道即运料又运煤，即主运、副运均在同一条巷道，降低了巷道的整体运输效率，导致巷道掘进的准备工作时间长；
3）在掘进联络巷时必须停止掘进主巷，以便调整通风系统，导致回风巷与瓦斯排放巷掘进进尺与胶带和辅助运输巷道的差距越来越大。
3.2 安全快速掘进新工艺的施工方案
1）沿采区的进、回风侧掘进大断面煤巷，交替在左、右巷的迎头、巷道帮部以及顶底板打钻抽排瓦斯，边掘边采；
2）在巷道中间码垛，将巷道隔开，每隔一定距离留设联络通道，实现一侧进风一侧回风；
3）在左巷顶板以及煤壁侧帮部打锚网，垛体一侧帮部架设锚网腿，为增加稳定性，采用塘笆背帮。施工过程中需要注意的是，锚网腿要插入顶板100mm以上，且锚网腿之间要设置3～4条拉条联结；
4）滞后左巷15～20m刷右巷，在右巷顶板以及煤壁侧帮部打锚网，垛体一侧帮部靠近锚网腿处码垛，垛体外侧设置木挑棚加强支护；
5）为了加强掘进工作面的瓦斯管理，垛体滞后掘进工作面不得超过5m，为了解决回风侧巷道上隅角瓦斯浓度较大的问题，可采用挂风帘的方法处理；
6）如果遇到局部顶板比较破碎或者地质条件较差的情况，巷道可采用架U型棚的方法进行支护。
3.3 方案的优缺点以及改进措施
采用这种方法掘进煤巷主要优点有：（1）减少局部通风机的数量，甚至可以不用局部通风机，而且自然通风的好处是可以避免瓦斯积聚；（2）左、右巷交替抽排瓦斯可以确保在巷道掘进过程中，掘进工作面的瓦斯浓度处于可控范围内，有效防止煤与瓦斯突出情况的出现的情况出现；（3）煤巷掘进迎头断面大，便于通风和顶板管理；（4）工作面范围大，污风直接进入回风巷，工人的工作环境得到了有效改善；（5）掘进效率是传统双巷掘进的两倍，掘进速度快；（6）使得运料和运煤在不同的巷道，降低了安全隐患。
主要缺点是垛体漏风比较严重，巷道掘进100m以内是垛体的漏风量达到10%，掘进到200m以上是漏风量达到20%～30%，造成这种问题的原因主要是垛体内部缝隙较大。为了解决这个问题，可以在码垛的时候在垛体之间铺设塑料膜或者用泥浆封堵。如果要进一步降低漏风量，可以采用高水快速凝固材料将垛体充填，但是成本将会较高。
4、结语
实现综采矿井中双煤层巷道的安全快速掘进一直是煤炭行业的研究重点，传统的掘进方式虽然采取了相关的防止瓦斯突出的措施，但效果并不显著。本文阐述的双煤层巷道掘进方法不仅可以有效解决“双高”条件下煤层瓦斯易突出、通风困难的问题，而且方便了煤巷掘进工作面的瓦斯管理和顶板管理。实践表明，该种方法不仅加快了煤层巷道的掘进速度，提高了煤层巷道的利用率，而且大大改善了掘进工作面的工作环境，可以广泛推广。