高瓦斯礦井大斷面巷道掘進(jìn)技術(shù)研究獲獎科研報告

高瓦斯礦井大斷面巷道掘進(jìn)技術(shù)研究獲獎科研報告【摘要】巷道掘進(jìn)是煤礦開采工作的重要環(huán)節(jié)，直接影響著礦產(chǎn)開采的安全性和穩(wěn)定性，是整個煤礦工作的基礎(chǔ)，但是在具體的巷道掘進(jìn)工作中，會受到很多其他因素的制約，導(dǎo)致其安全性和工作效率受到影響，本文結(jié)合目前高瓦斯礦井大斷面巷道掘進(jìn)中的問題進(jìn)行分析，從實際的問題為出發(fā)點，闡述可行性巷道掘進(jìn)技術(shù)，目的是為相關(guān)工作提供合理的建議，保障后續(xù)的采礦工作得以順利開展和進(jìn)行。

【關(guān)鍵詞】高瓦斯;礦井;大斷面;掘進(jìn);技術(shù)

前言：

礦井煤礦開采工作中，如果發(fā)現(xiàn)有一處煤層或者巖層發(fā)現(xiàn)瓦斯，則此礦井就被視為瓦斯礦井，而高瓦斯礦井的定義十分精細(xì)，一般當(dāng)瓦斯涌出量達(dá)到10m3/t，或者高于10m3/t則被視為高瓦斯礦井，同時，巷道掘進(jìn)工作面與采煤工作面的瓦斯涌出量高于3m3/min也被視為高瓦斯礦井。此類礦井的危險系數(shù)相對較高，煤礦開采效率低下，所以選擇與應(yīng)用的巷道掘進(jìn)技術(shù)也十分嚴(yán)格。

1高瓦斯礦井大斷面巷道掘進(jìn)中的問題分析

（1）安全問題嚴(yán)重。在高瓦斯礦井不同的工作環(huán)節(jié)都面臨著安全問題，在大斷面巷道掘進(jìn)工作中，存在著大量瓦斯涌入的情況，并發(fā)生瓦斯量聚集，或者由于壓力變化造成驟然巨變，在巷道掘進(jìn)過程中，瓦斯涌入的情況時有發(fā)生，原因是煤層斷面較大，煤層暴露，巷道周邊的瓦斯會隨著空隙涌入巷道中，當(dāng)超過一定的濃度值，就會發(fā)生爆炸的風(fēng)險，在施工過程中，由于擾動現(xiàn)象會導(dǎo)致瓦斯壓力產(chǎn)生變化，所以瓦斯在煤層中的狀態(tài)是處在運動中的，如果所處空間較為封閉，會導(dǎo)致內(nèi)部壓力過大，在具體的施工中，大斷面巷道會發(fā)生裂縫，導(dǎo)致瓦斯持續(xù)大量的涌入其中，最后誘發(fā)安全問題。

（2）工作效率不高。由于瓦斯?fàn)顟B(tài)的流動性和變化性特點，在具體的大斷面巷道掘進(jìn)中，會受到一定的影響，比如巷道的開口選擇，需要經(jīng)過嚴(yán)格的甄選。另外，技術(shù)人員還應(yīng)該對瓦斯的濃度進(jìn)行分析，獲取瓦斯的動態(tài)變化信息。一般在礦井中進(jìn)行大斷面巷道掘進(jìn)時采用局部通風(fēng)的方式，保持掘進(jìn)環(huán)境中的氧氣與瓦斯?jié)舛仍诶硐氲姆秶鷥?nèi)，才能保障工作的安全性，以便進(jìn)行深入的掘進(jìn)作業(yè)。通風(fēng)扇設(shè)備無法保障空氣置換效率，隨著巷道掘進(jìn)深度的增加，瓦斯?jié)舛纫矔S之增高，所以需要降低掘進(jìn)速度，工作效率也受到影響。

2高瓦斯礦井大斷面巷道掘進(jìn)技術(shù)研究

（1）瓦斯抽放技術(shù)。由于高瓦斯礦井作業(yè)存在很大的安全隱患，煤礦開采企業(yè)普遍采用瓦斯抽放的技術(shù)進(jìn)行應(yīng)對，在具體的大斷面巷道掘進(jìn)施工中，瓦斯抽放技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)十分普遍，由于煤層、巖層以及瓦斯?jié)舛鹊那闆r十分復(fù)雜，所以在技術(shù)的應(yīng)用中應(yīng)該不斷的進(jìn)行優(yōu)化。在巷道的工作區(qū)域，選擇標(biāo)準(zhǔn)的抽放孔，在標(biāo)準(zhǔn)孔周圍選取2-3個測試孔，做好孔位的標(biāo)記，測試孔的布設(shè)應(yīng)該在不同的方向均勻分布，控制好標(biāo)準(zhǔn)孔與測試孔之間的距離，并在測試孔與標(biāo)準(zhǔn)孔處放置氣流監(jiān)測儀器，監(jiān)測氣流數(shù)據(jù)。四個孔位需要同時開放，對瓦斯瞬間涌出量以及衰減量進(jìn)行測試，測量氣流衰減速度最快孔位與標(biāo)準(zhǔn)空位之間的距離，進(jìn)而最大限度的完成瓦斯抽取和后續(xù)利用，有利于提升巷道工作安全性。

（2）巷道支護(hù)技術(shù)。巷道支護(hù)是保障高瓦斯礦井大斷面巷道掘進(jìn)施工安全性與穩(wěn)定性的基礎(chǔ)工程，不論是何種巷道掘進(jìn)，都無法避免對煤層與巖層的擾動，所以，大斷面巷道掘進(jìn)施工中，擾動程度更加明顯。利用綜合支護(hù)技術(shù)，為順利開展掘進(jìn)施工提供了安全保障，綜合支護(hù)技術(shù)主要分為兩個部分，分別是頂部支護(hù)和側(cè)面支護(hù)，頂部支護(hù)中，一般采用強度較高的鋼合金錨桿，在巷道地面持續(xù)布設(shè)，錨桿之間保持80-90cm的距離，錨桿的長度延伸至礦井的頂部，在15-200的夾角開挖，利用鋼筋梁和金屬網(wǎng)對其加固，在必要的情況下，可以在頂部錨桿轉(zhuǎn)彎處架設(shè)多個錨桿，并用螺栓和焊接的方式對其加固處理，對巷道兩側(cè)的支護(hù)主要采用螺紋鋼錨桿，保持與地面的垂直，錨桿的間隔為90-110cm之間最為適宜，并在巷道兩側(cè)持續(xù)布設(shè)，地面部分的錨桿要用高分子材料進(jìn)行處理，確保錨桿與地面交會部分的鏈接更加穩(wěn)固，也可以利用金屬網(wǎng)或者焊接的方式對交匯處進(jìn)行加固處理，合理的運用錨桿托板，保持錨桿位置的水平狀態(tài)，防止受力不均造成安全問題和隱患。

（3）工程實例分析。某處礦井在進(jìn)行薄煤層開采過程中，利用大斷面巷道掘進(jìn)技術(shù)，開采工作開展之前，需要對礦井的瓦斯情況進(jìn)行分析，確定該礦井的觀測孔瓦斯涌出量為11.6m3/t，最大涌出量已達(dá)48.5m3/min，屬于高瓦斯礦井。為了提高開采工作的安全性，保障工作效率，進(jìn)一步應(yīng)用瓦斯抽放技術(shù)與巷道支護(hù)技術(shù)。

瓦斯抽放環(huán)節(jié)，采用數(shù)據(jù)對比分析，分別設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)空位與測試空位，空位分布均勻合理，做好空位的編號，設(shè)定基礎(chǔ)空位的距離，三個測試空位的距離逐一增加0.6m，經(jīng)過實際的測定，對瓦斯涌出量大與衰減速度較快的空位進(jìn)行確定，并以此孔的為基準(zhǔn)，保持一定的距離開展瓦斯抽放工作。

巷道支護(hù)環(huán)節(jié)也是高瓦斯礦井大斷面掘進(jìn)中的重要環(huán)節(jié)，可以提升工作的穩(wěn)定性和安全性，采用螺紋鋼作為主要的巷道支護(hù)材料，具體的支護(hù)方案參照上文敘述，結(jié)合本礦區(qū)的實際情況，一一做好巷道內(nèi)頂棚與兩側(cè)的支護(hù)，保障巷道掘進(jìn)工作的順利完成。

結(jié)論：

現(xiàn)階段，煤礦生產(chǎn)行業(yè)對作業(yè)安全與效率的要求越來越