高瓦斯礦井大斷面巷道掘進技術研究
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摘 要：巷道掘進是煤礦工作的基礎內容，受到不同環境影響，該項工作較為重視安全性和效率?；诖耍疚囊愿咄咚沟V井大斷面巷道掘進面臨的問題作為切入點，予以簡述，再以此為基礎，論述可行的巷道掘進技術，重點分析綜合支護以及瓦斯抽放，并結合工程實例對上述理論進行說明，為后續工作的優化提供參考。
關鍵詞：高瓦斯礦井;大斷面巷道;掘進技術;瓦斯抽放
按我國現行標準，礦井中只要有一個煤層/巖層發現瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井，高瓦斯礦井的定義更為精細，瓦斯涌出量高于10m3/t（或40m3/min）、掘進工作面、采煤工作面瓦斯涌出量高于3m3/min、5m3/min，均屬高瓦斯礦井，該類礦井大斷面巷道掘進危險系數高、效率較低，就掘進技術進行分析十分必要。
1 高瓦斯礦井大斷面巷道掘進面臨的問題
1.1 安全問題
高瓦斯礦井的各環節作業都面臨安全問題的威脅，就大斷面巷道掘進工作而言，包括瓦斯大量涌入巷道、煤層瓦斯聚集區內外壓力驟然變化等。瓦斯涌入巷道的情況，多見于巷道掘進的過程中，因斷面較大，掘進時導致煤層暴露，巷道周邊的瓦斯，可通過空隙快速進入掘進的巷道中，濃度超過5%，或混合氣體中氧的濃度不低于12%，均可能發生爆炸[1]。瓦斯內外壓力的變化一般因施工擾動導致。瓦斯在煤層中是流動的，如果空間相對封閉，則存在壓強較大的問題，施工作業中，大斷面巷道可能產生裂縫，也可能單純因煤層等阻礙物過薄，瓦斯會持續進入巷道，逐步聚集，誘發安全問題。
1.2 工作效率問題
大斷面巷道作業中，瓦斯濃度較高或者分布上不均勻、不規律，都會影響巷道的開口和掘進，需要反復進行甄選，掘進時也要求做好瓦斯濃度分析、捕捉動態數據，效率相對不高。同時，大部分礦井在進行大斷面巷道掘進時，采用的是局部通風方式，在掘進作業進行之處，空氣中的氧氣量和瓦斯濃度相對理想，安全性高，隨著掘進作業的持續深入，通風扇難以保證空氣置換的高效率，大斷面巷道掘進深度越大，空氣中的瓦斯濃度往往越高，此時為避免瓦斯富集導致人員呼吸受限和安全隱患，需要降低掘進速度，工作效率也因此受到影響[2]。
2 高瓦斯礦井大斷面巷道掘進技術
2.1 瓦斯抽放
針對高瓦斯礦井作業危險程度高的問題，各地普遍采用瓦斯抽放的方式進行應對，在大斷面巷道掘進工作中，抽放技術的應用由來已久?？紤]到煤層、巖層以及瓦斯分布的復雜性，建議采用對比法進行瓦斯抽樣效果的優化?？稍谙锏拦ぷ鲄^域附近選取一個標準抽放孔A，另在A孔周圍選取2-3個測試孔，設為1、2、3號孔，測試孔均勻分布于標準孔的不同方向，呈圓弧狀，1號孔與A孔的距離為3m，2號孔增加0.5m，距離A孔3.5m，3號孔再增加0.5m，距離A孔4m。標準孔和測試孔處均放置氣流監控儀。完成打孔后，同時開放四個孔，測試瓦斯瞬間涌出量和衰減系數，選取氣流衰減最快的測試孔，獲取其與標準孔之間的距離，在巷道大斷面周邊進行打孔和瓦斯抽放，可保證最大限度完成瓦斯的抽取利用、提升巷道工作的安全性。此外，也可以利用軟件進行模擬，分析可行的瓦斯抽放方案。
2.2 巷道支護
巷道支護技術是保證高瓦斯礦井大斷面巷道掘進安全的基礎措施。在各類巷道的掘進過程中，對煤層、巖層的擾動均不可避免，大斷面巷道掘進作業中，這種影響尤為明顯。要求共同綜合支護技術提供保障，綜合支護包括兩側和頂部共兩大部分。頂部支護一般選用強度較高的鋼合金錨桿，以80-90cm為間隔在巷道內地面持續布設，錨桿延伸至礦井頂部，之后以15-20°夾角向頂部挖去，設置金屬網和鋼筋梁進行頂部加固，必要時可額外于頂部錨桿轉彎處加設若干錨桿，以螺栓或焊接方式進行加固。兩側的支護仍以螺紋鋼錨桿為主，要求與地面保持垂直，以90-110cm為間隔，持續布設于巷道兩端，利用高分子材料進行地面部分處理，使錨桿與地面連接穩固。應用金屬網進行附加部分的加固和焊接，應用錨桿托板使所有錨桿處于理想位置和水平線處，避免受力不均問題。
2.3 工程實例分析
2018年6月，某地煤礦進行薄煤層開采，擬采用大斷面巷道掘進技術。開采前，技術人員探明礦井為瓦斯礦井，進一步分析發現，該礦井觀測孔瓦斯涌出量為11.6m3/t，絕對涌出量達到48.6m3/min，滿足高瓦斯礦井標準。為保證開采安全性和作業效率，礦方決定通過瓦斯抽放和檢測、巷道支護等技術作為輔助。
瓦斯抽放方面，采用對比分析法，應礦井地形相對并不復雜，設置了一個標準孔和三個測試孔（編為1號、2號、3號孔），基礎孔距為2.8m，固定增加值為0.6m，1號孔與標準孔距離2.8m，2號孔與標準孔距離3.4m、3號孔與標準孔距離4.0m。經測定，2號孔孔距理想，瓦斯涌入衰減速度較快，確定以3.4m為孔間距進行瓦斯抽放。巷道支護上，采用合金螺紋鋼作為主要材料，支護方案與上文相同。最終安全有效完成了巷道掘進。
3 總結
綜上，現代煤礦生產活動對安全性要求高，高瓦斯礦井大斷面巷道掘進也引發了廣泛重視。該類巷道掘進面臨瓦斯外泄富集、工作效率地下等問題，為保證工作質量，可推行瓦斯抽放和檢測、巷道支護等技術措施。在工程實例中，技術人員采用對比分析法和綜合支護，有效避免了瓦斯干擾，提升了掘進工作成效。
參考文獻：
[1]張靖.淺談無聲破碎劑在高瓦斯礦井掘進巷道過構造期間的應用[J].能源環境保護，2017，31（03）：26-27.
[2]李志剛，孫博.高壓注水抑制高瓦斯掘進工作面瓦斯涌出技術研究[J].煤，2017，26（04）：29-31+50.
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