新型施工技术在高河煤矿高瓦斯抽采巷的应用

新型施工技术在高河煤矿高瓦斯抽采巷的应用刘进波(潞安集团高河能源有限公司，山西长治046000)摘要：本文通过对高瓦斯矿井高河煤矿开采过程中，采用炮掘瓦斯抽采巷进行瓦斯治理所遇到的难题，对施工技术进行改革创新，引进EBZ318悬臂式掘进机替代原来的炮掘，并采用新的支护设计来维护瓦斯抽采巷道的稳定性。该施工技术大大提高了巷道的单进水平以及降低了劳动强度，使得高瓦斯矿井可以高效安全的生产，具有一定的推广应用价值。关键词：高瓦斯；瓦斯抽采巷；掘巷；施工技术TheApplicationofNewTechnologyintheConstructionofHighGastoGaoheCoalMineLiuJinbo（Lu'anGroupGaoheEnergyLimitedCompany,ShanxiChangzhi046000)Abstract:ThisarticlethroughtothehighgasmineGaohecoalminingprocess,problemswithblastinggasdrainageroadwayofgascontrolencountered,reformandinnovationofconstructiontechnology,theintroductionofEBZ318roadheadertoreplacetheoriginalblasting,andusingnewsupportdesigntomaintenanceofgasdrainageroadwaystability.Theconstructiontechnologycangreatlyimprovetheroadwaysinglelevelandreducethelaborintensity,thehighgascoalminecanbeefficientandsafeproduction,havecertainapplicationvalue.Keywords:Highgas;Miningroadwaydrainage;Roadwaydriving;Constructiontechnology0引言近年来，随着煤炭产量以及采深的急剧增加，高瓦斯矿井所占的比重也逐年增大，使得瓦斯抽采技术得到了多元化的发展。“先抽后采、能抽尽抽、以用促抽”的思想[1]成为21世纪高瓦斯矿井开采的重要指导方针。图1是我国建国以来抽采瓦斯矿井数和瓦斯抽采量趋势情况[2]。02004006008001000120014001600180020000408012016020024019601970198019902000时间（a）年抽放瓦斯量（Mm^3）抽放矿井数（个）年抽放瓦斯量抽放矿井数图1中国矿山瓦斯抽采量趋势图瓦斯含量高的煤层进行抽采措施可以实现：a.减少瓦斯涌出、预防瓦斯超标、降低瓦斯聚集；b.降低煤层中存储的瓦斯能量、提高煤体强度，防止煤与瓦斯突出；c.降低对环境的破坏以及获得高效清洁的能源[3-4]。因此，根据2012年度对高河煤矿瓦斯等级鉴定结果表明，矿井绝对瓦斯涌出量141.7m3/min，为高瓦斯矿井。按照《抽采达标暂行规定》要求，高瓦斯矿井必须建立瓦斯抽采系统，解决矿井开采过程中的瓦斯涌出问题，保证矿井安全生产。1W1309工作面高抽巷基本概况为解决高瓦斯矿井回采期间瓦斯制约问题，高河能源公司设计了W1309工作面高抽巷。W1309工作面高抽巷东边为南翼回风西大巷、南翼辅助运输大巷（已掘），西边存在K8富水区，北边为W1309回风顺槽（正在掘进）、W1309外U回风顺槽（正在掘进），南边为W1309胶带顺槽（正在掘进）、W1309辅运顺槽（正在掘进）。W1309高抽巷布置在3#煤层顶板垂直往上32~40m范围内的砂质泥岩之中，以粗粒砂岩为巷道顶板标志层掘进，掘进层位岩石硬度系数平均f=5~6。巷道设计长度922m，巷道顶板岩性为粗粒砂岩，厚度6.5m；巷道所处层位岩性为砂质泥岩，厚度3.5m；巷道底板岩性为0.5m厚砂质泥岩和1.6m厚粉砂岩。W1309工作面高抽巷如图2所示。I图2W1309工作面高抽巷平面示意图2W1309工作面高抽巷施工技术2.1掘巷施工顺序W1309工作面高抽巷如图2中2-2断面自W1309外U回风顺槽南帮开口后以180°方位角按5°坡上山向南掘进50.18米后，再按0°坡向南掘进45.15米至1-1断面北帮后，继续按0°坡向南掘进4.8米至W1309工作面高抽巷1-1断面南帮，然后以90°方位角按0°35’下坡向东掘进1-1断面19.8米，再以45°方位角按0°下坡向东掘进1-1断面63.420米后与W1309回风顺槽贯通。2.2高抽巷掘进设备及工具配备情况高河煤矿以前高抽巷采用炮掘，效率低，单进水平也不高，满足不了生产衔接，对矿井的安全高效正常生产带来诸多不便。为了解决这一困难，引进了三一重工EBZ318悬臂式掘进机，采用该掘岩机进行高抽巷的开拓，大大提高了巷道的单进水平以及降低了劳动强度，使得高瓦斯矿井可以高效安全的生产。其他相配套的设备包括：采用DSJ-800胶带输送机作为出矸设备；采用两台MQT-130顶锚杆钻机和两台YT-28风动钻机作为支护工具；采用4台FBDNo7.1型2×45Kw风机作为通风设备。2.3高抽巷支护设计根据中国矿业大学设计的《高河能源W1309工作面围岩控制技术研究》，W1309工作面高抽巷采用预应力锚固高强锚杆锚索组合支护系统。W1309工作面高抽巷巷道断面为矩形，巷高3.0m，巷宽4.2m，断面12.6m2，采用锚网索+梯子梁组合支护形式，全断面一次成巷。具体支护参数为：①顶板支护：每排4根锚杆配合梯子梁支护，间距1200mm，规格Ф22×2400mm，两肩角锚杆距帮300mm，排距1200mm。梯子梁采用Ф14圆钢制作，规格为Ф14—4—1200—3700mm。锚索为Ф18.96高强度预应力钢绞线，长度5300mm，锚索隔排1根布置，排距2400mm。②帮部支护：每排2根锚杆配合W钢带支护，间距1200mm，规格为Ф20×2000mm，下部锚杆距底1400mm，上部锚杆距顶500mm，W钢带规格为：BHW-500-280-2.75mm。W1309工作面高抽巷具体支护示意图如图3所示。4200120030020°120020°1200140012004003000240012001200120014004003000图3W1309工作面高抽巷支护示意图3现场施工工艺效果检验3.1正规循环作业引进新型掘进机后，生产组织采用“三八”制作业，施工工艺流程为：交接班、延皮带→割矸、出矸→退机→敲帮问顶顶、第一排临时支护→第一排永久支护→第二排临时支护→第二排永久支护→清理收拾、进入下一循环。正规循环作业如图4所示。序号工序时间（分）60123456交接班延皮带割岩（出矸）运料支护清煤2030120802050120180240300360420480掘进机掘进循环作业图4W1309工作面高抽巷掘进循环作业图3.2掘进进尺效果对2013年1~7月份W1309工作面高抽巷月平均掘进进尺进行对比，其中1~4份采用炮掘，5~6月份由于引进了新型EBZ318悬臂式掘进机，采用炮掘和掘进机共同掘进，随着对掘进机使用的熟练，逐步以掘进机掘进为主，7月份开始完全采用掘进机掘进。通过图5中数据分析可知，炮掘效率低下，当引进掘进机辅助炮掘后，日进尺增加，当完全采用掘进机掘进时，平均日进尺显著提高，能够满足生产安全的需求。0123456789012345678平均日进尺量/m月份1-7月份平均日进尺平均日进尺/m图5W1309工作面高抽巷掘进进尺4结论由于高瓦斯矿井必须建立瓦斯抽采系统，针对高河煤矿高瓦斯矿井采用瓦斯抽采巷治理瓦斯，以及以往炮掘瓦斯抽采巷无法满足工作面的安全生产且工序复杂的缺点，在2013年4月引进掘进机进行W1309工作面瓦斯抽采巷的掘进，可知采用掘进机掘进后，日进尺达到8.0m/d，比原来采用炮掘日进尺2.4m/d显著提高，并采用中国矿业大学设计的《高河能源W1309工作面围岩控制技术研究》支护措施，能够很好的维护瓦斯抽采巷道的稳定性，从而满足W1309工作面的安全高效开采。参考文献[1]龙伍见.我国煤矿低浓度瓦斯利用技术研究现状及前景展望[J].矿业安全与保,2010,37(4):74～77.[2]王魁军，张兴华.中国煤矿瓦斯抽采技术发展现状与前景[J].中国煤层气,2006,3(1):13～17.[3]程远平，付建华，俞启香.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展[J].采矿与安全工程报,2009,26(2):127～129.[4]张丽民.浅谈高河煤矿放顶煤开采中瓦斯的治理[J].煤,2014,174(3):58～59.作者简介：刘进波（1986-），男，山西静乐人，2009年毕业于河北工程大学采矿工程专业，现在山西潞安高河能源公司生产技术部从事采矿工程矿井生产管理与设计工作。