论文部分内容阅读
【摘 要】随着近年来煤矿开采深度的逐渐加深，其中存在的问题也逐渐凸显出来。在对煤层巷道进行掘进的过程中应用综采矿井技术，若有瓦斯突出等灾害发生时，不容易有重大经济损失出现，对巷道的进尺造成较为严重的影响。所以，在煤炭行业，综采矿井煤层巷道的掘进实现安全快速的目标是现如今广泛关注的重点。本文主要从煤矿高瓦斯综采矿井进行着手，通过对掘进双煤层巷道安全快速掘进及瓦斯瓦斯控制的措施进行阐述，并分析了该技术的现状及改善措施。
【关键词】煤矿；巷道掘进；快速安全；应用
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。
1.矿山巷道快速掘进技术推广的意义
巷道掘进存在较低的效率，未能充分将机械的作用得到发挥。其主要原因是由于配套能力低及不完善造成的。在巷道掘进系统中存在较多的配套环节，主要有：转载、支护、供电、运输、通风、降尘、供水等方面。在支护和运输中存在较大的工作量，对时间占据相对较多，因此应对该问题进行合理解决，进一步将掘进设备的潜能得到有效发挥。应结合地质条件对支护时间进行缩短，从而用锚杆支护的方法促使巷道支护的效果得到有效提升，有效的将工人的劳动强度得到降低，提升巷道掘进的速度。
2.某综采矿井煤层巷道的地质条件
某综采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12.53m3/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400mm×400mm×16mm大托盘。金属网片采用10号铅丝加工编制的经纬网，网孔为100mm×100mm。梯子梁选用直径为14mm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80N·m。帮部和顶部锚杆的间排距均为800mm×800mm，托盘采用150mm×150mm×10mm的钢板。
3.双煤巷安全快速掘进新技术
通过对回采巷道掘进的应用是传统上的双巷掘进技术，对两条相邻巷道进行同时掘进，采用联络巷对两条巷道一定距离进行设置，从而实现巷道的贯通，对通风、行人、材料及设备的运输提供便利。为了使双煤巷掘进速度得到有效提升，通常情况下不应用传统的掘进方法，与煤矿层存在的稳定及简单的地质状况相结合，应首先在煤层中进行大断面巷道施工，再采用码垛的方式在大面段巷道中间进行划分，从而促使双煤巷形成。
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）每条巷道不仅实现运料，而且能够满足运煤。在同一条巷道上进行主运和副运的设置，促使巷道的整体运输效率得到降低，从而提升巷道掘进的准备时间。
（3）在对联络巷进行掘进时，必须将主巷掘进进行停止，便于对风系统进行调整，导致出现回风巷与瓦斯排放掘进的进尺和胶带与运输巷道的辅助差距加大。
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）为了对掘进工作面的瓦斯管理的增强，掘进工作面的垛体滞后不能超出5m，为了将回风侧巷道中存在的隅角瓦斯浓度较大的问题得到有效解决，应运用挂风帘对其进行改善。
（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）较大的煤巷掘进迎头断面，对通风及顶板的管理提供便利。
（4）较大的工作面范围，在回风巷内污风直接进入，有效的改善工人的工作环境。
（5）与传统双巷掘进相比，掘进效率高于其两倍，掘进速度得到有效提升。
（6）在不同巷道中进行运料和运煤作业，有效的将安全隐患得到降低。
但却存在着较为严重的垛体漏风现象发生，在巷道掘进的过程中，在100m之内的范围，垛体的漏风量为10%。在200m以上，其垛体的漏风量达到20%～30%，其形成的原因主要是由于垛体内有较大裂缝存在。为了促使该问题得到有效解决，应在码垛时，采用塑料膜或泥浆铺设的方法对垛体间的裂缝进行铺设。若要进一步将漏风量得到降低，应运用高水快速凝固材料对垛体进行填充，當却存在着较高的成本。
4.结语
综上所述，在煤炭行业的矿井综采过程中，双煤层巷道安全快速掘进得到广泛的关注，在传统的掘进方式中，对瓦斯突出现象进行防治，当效果不太明显。而双煤层巷道掘进技术的应用，不仅将煤矿掘进中存在的煤层瓦斯突出及通风困难等问题得到有效解决，而且对煤巷掘进施工中的瓦斯及顶板管理提供了便利。通过实践可以发现。该技术促使煤层巷道的掘进速度得到有效的提升，对煤层巷道的利用率得到提高。有效的将掘进工作面中的工作环境进行改善，因此在煤炭行业，巷道快速掘进技术应被逐渐推广。 [科]
【关键词】煤矿；巷道掘进；快速安全；应用
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。
1.矿山巷道快速掘进技术推广的意义
巷道掘进存在较低的效率，未能充分将机械的作用得到发挥。其主要原因是由于配套能力低及不完善造成的。在巷道掘进系统中存在较多的配套环节，主要有：转载、支护、供电、运输、通风、降尘、供水等方面。在支护和运输中存在较大的工作量，对时间占据相对较多，因此应对该问题进行合理解决，进一步将掘进设备的潜能得到有效发挥。应结合地质条件对支护时间进行缩短，从而用锚杆支护的方法促使巷道支护的效果得到有效提升，有效的将工人的劳动强度得到降低，提升巷道掘进的速度。
2.某综采矿井煤层巷道的地质条件
某综采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12.53m3/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400mm×400mm×16mm大托盘。金属网片采用10号铅丝加工编制的经纬网，网孔为100mm×100mm。梯子梁选用直径为14mm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80N·m。帮部和顶部锚杆的间排距均为800mm×800mm，托盘采用150mm×150mm×10mm的钢板。
3.双煤巷安全快速掘进新技术
通过对回采巷道掘进的应用是传统上的双巷掘进技术，对两条相邻巷道进行同时掘进，采用联络巷对两条巷道一定距离进行设置，从而实现巷道的贯通，对通风、行人、材料及设备的运输提供便利。为了使双煤巷掘进速度得到有效提升，通常情况下不应用传统的掘进方法，与煤矿层存在的稳定及简单的地质状况相结合，应首先在煤层中进行大断面巷道施工，再采用码垛的方式在大面段巷道中间进行划分，从而促使双煤巷形成。
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）每条巷道不仅实现运料，而且能够满足运煤。在同一条巷道上进行主运和副运的设置，促使巷道的整体运输效率得到降低，从而提升巷道掘进的准备时间。
（3）在对联络巷进行掘进时，必须将主巷掘进进行停止，便于对风系统进行调整，导致出现回风巷与瓦斯排放掘进的进尺和胶带与运输巷道的辅助差距加大。
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）为了对掘进工作面的瓦斯管理的增强，掘进工作面的垛体滞后不能超出5m，为了将回风侧巷道中存在的隅角瓦斯浓度较大的问题得到有效解决，应运用挂风帘对其进行改善。
（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）较大的煤巷掘进迎头断面，对通风及顶板的管理提供便利。
（4）较大的工作面范围，在回风巷内污风直接进入，有效的改善工人的工作环境。
（5）与传统双巷掘进相比，掘进效率高于其两倍，掘进速度得到有效提升。
（6）在不同巷道中进行运料和运煤作业，有效的将安全隐患得到降低。
但却存在着较为严重的垛体漏风现象发生，在巷道掘进的过程中，在100m之内的范围，垛体的漏风量为10%。在200m以上，其垛体的漏风量达到20%～30%，其形成的原因主要是由于垛体内有较大裂缝存在。为了促使该问题得到有效解决，应在码垛时，采用塑料膜或泥浆铺设的方法对垛体间的裂缝进行铺设。若要进一步将漏风量得到降低，应运用高水快速凝固材料对垛体进行填充，當却存在着较高的成本。
4.结语
综上所述，在煤炭行业的矿井综采过程中，双煤层巷道安全快速掘进得到广泛的关注，在传统的掘进方式中，对瓦斯突出现象进行防治，当效果不太明显。而双煤层巷道掘进技术的应用，不仅将煤矿掘进中存在的煤层瓦斯突出及通风困难等问题得到有效解决，而且对煤巷掘进施工中的瓦斯及顶板管理提供了便利。通过实践可以发现。该技术促使煤层巷道的掘进速度得到有效的提升，对煤层巷道的利用率得到提高。有效的将掘进工作面中的工作环境进行改善，因此在煤炭行业，巷道快速掘进技术应被逐渐推广。 [科]