深井高瓦斯煤层巷道快速掘进瓦斯防治技术研究.doc

深井高瓦斯煤层巷道快速掘进瓦斯防治技术研究 柳俊 （安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南23xx） 【摘要】本文分析了煤巷掘进的瓦斯及涌出特征,探讨了增加风量、边抽边掘及控制落煤强度等瓦斯治理技术和保障措施,实现了大断面煤巷的快速掘进。 关键词瓦斯；涌出特征；边抽边掘；瓦斯治理技术；快速掘进 0概述 口孜东矿为国投新集能源股份有限公司开发的一座特大型矿井，井田位于淮南煤田西部，矿井地表标高为+27.7m，一水平为-967m水平，矿井采用中央并列式通风方式，主井、副井进风，中央风井回风。111303工作面为矿井首个采煤工作面，111303面机巷位于一水平中央区，标高为-817-864m，总掘进工程量1819.275m，巷道荒断面为21.74m2，净断面为21.33m2，采用综掘机进行掘进，xx年3月7日开工,xx年11月17日施工结束，工作面平均推进速度为7.1m/d。 经测定13-1煤层原始瓦斯含量1.78464.3830m3/t，直接法测定13-1煤层原始瓦斯含量3.33315.4372m3/t，控制区域内13-1煤层瓦斯含量为5.4372m3/t，且煤层透气性较差，透气性系数为，0.045268m2/MPa2d1。 1煤巷掘进瓦斯及涌出特征 1.1掘进工作面瓦斯 111303工作面机巷掘进时迎头瓦斯涌出两部分，一是落煤中的瓦斯，涌出量为采落煤体的瓦斯含量与其残余瓦斯含量的差值，一次落煤量越多瓦斯涌出量越大；二是新暴露煤壁的瓦斯涌出量。依据煤壁瓦斯涌出的负指数衰减规律,新暴露煤壁的瓦斯涌出量通常很大。2 1.2瓦斯涌出与掘进各工序的关系 现场对综掘机割煤，打眼，铺网，检修主要四道工序的瓦斯浓度进行测量。割煤时瓦斯浓度为0.220.54%，打眼时瓦斯浓度为0.3%，铺网时瓦斯浓度为0.20.32%，检修时瓦斯浓度为0.16%。由实测得出综掘割煤时瓦斯浓度最大，且成倍增加，因此综掘机割煤的瓦斯防治是掘进作业中瓦斯防治的重点。 1.3瓦斯涌出与掘进距离的关系 从掘进工作面迎头向后每10m取点对风流中瓦斯浓度测定，瓦斯浓度由迎头的0.3%逐渐增大到回风口的0.5%，表明：随着掘进距离增加，煤层暴露面增多，范围增大，瓦斯涌出量不断增加，瓦斯浓度逐渐上升。 2煤巷掘进瓦斯综合治理技术 2.1增加风量 111303工作面机巷开始拨门施工时，选用2台FBD6.3/230局部通风机（1用1备）,工作面回风量为462m3/min，回风流中瓦斯浓度为0.22%；当工作面掘进长度超过300m时，工作面回风量为460m3/min，回风流中瓦斯浓度最大达0.5%，为了增加工作面风量，减少回风流中瓦斯浓度，在111303工作面中部车场增加了2台FBD7.1/245局部通风机（1用1备），此时工作面回风量为1263m3/min，回风流中瓦斯浓度为0.26%；xx年5月份，随着掘进工作面的推进、巷帮钻场及钻孔的施工，工作面风量有所下降，回风流中瓦斯浓度最大达0.54%，为了解决这一问题，将原FBD6.3/230局部通风机更换成FBD7.1/245局部通风机，并将原800mm风筒全部更换成1000mm风筒，最终形成4台FBD7.1/245局部通风机向111303工作面机巷供风的格局。局部通风机均采用“三专供电”，安装“两闭锁”装置、能实现主备局扇自动切换。局部通风机参数见表1。 2.2顺层钻孔预抽 通风是矿井瓦斯治理的基础，要从源头上彻底解决瓦斯问题，对煤层瓦斯进行抽放是根本途径3。口孜东矿111303工作面机巷在掘进工程中，在没有矿井抽采半径资料的前提下，借鉴淮南矿区其他矿井经验，每隔60m在巷帮施工了钻场，每个钻场施工18个顺层钻孔，对工作面瓦斯进行抽放，钻场及钻孔布置图见图1。 经过测定，111303机巷顺层钻孔抽采管路计量装置孔板压差为1200Pa，孔板系数为2.6642，带入下式得出： Q=0.32k（h）1/2（1） 其中：Q管路流量，m3/min； k孔板系数，取2.6642； h孔板压差，Pa，取600。 经计算111303工作面机巷顺层孔混合流量为29.53m3/min，管道中瓦斯浓度为8.2%,抽采纯瓦斯含量为2.42m3/min。抽采率达到30%。 2.3落煤强度控制 新暴露煤壁的瓦斯涌出量的大小与新暴露煤壁的表面积及新暴露巷帮的裂隙等因素有关。显然，割煤时间越长，一次落煤量越多，新暴露煤壁的表面积及煤体裂隙也会随之增大，从而引起瓦斯涌出量增加。 在正常通风条件下，掘进巷道的瓦斯超限一般都发生在落煤时刻，对于低透气性的高瓦斯煤层，未卸压瓦斯率很低，经抽放后煤层瓦斯含量仍然很大。因此，严格控制落煤强度，采用短进尺、多循环的方式，能够减小对煤体的扰动，降低落煤时的瓦斯涌出强度，这样有利于防突和防止瓦斯超限。 3保障措施 3.1强化现场通风管理 通风管理人员现场跟班，发现问题及时解决；利用早班对机巷局部通风设施进行全面普查，确保风筒吊挂平直，无破口，中、夜班安排两名风筒工在111303机巷掘进工作面跟班，保证风筒出现问题能够及时处理；施工单位安排专职电工维护局部通风机，确保局部通风机24h有人值守。 3.2优化组织，合理控制施工进度 根据工作面瓦斯及顶板情况，合理控制进尺速度，每进尺1.4m及时进行支护，当岩性较差时实行短掘短支。 3.3在线监控 在111303工作面胶带机顺槽掘进巷道中，除原有的T1、T2传感器外，每隔200300m增设一个甲烷传感器，对巷道瓦斯浓度情况进行实时监测，当工作面瓦斯浓度达0.8%时报警，回风流中瓦斯浓度达1.3%时断电，低于0.8%时复电。每周对传感器进行调校，确保监控准确，断电迅速。当瓦斯浓度出现异常时，监控机房值班人员及时联系相关地点瓦斯检查工及通风管理人员进入现场进行处理。 4结束语 经过采取增加风量、施工顺层孔进行预抽、控制落煤强度等综合防治措施，111303工作面机巷在掘进过程中最大瓦斯浓度为0.3%,日进尺最快速度达17m