探讨在治理低透气煤层掘进落煤瓦斯超限的应用
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随着矿井开采深度增大及掘进机械装备水平的不断提高，单进水平也不断得到了提高，掘进工作面瓦斯绝对量不断增大，尤其是在地质构造复杂瓦斯带附近掘进工作面，掘进落煤中瓦斯经常超限。鸡西矿业集团二道河子煤矿7118综掘队（月进尺600米以上，号称龙煤第一队）在掘进落煤瓦斯超限治理上，采取换大功率风机、大直径风筒、及采取被动缩小循环进度等措施、均未解决掘进落煤瓦斯超限，而且影响综掘队的单产单进。尝试采用超前钻孔释放瓦斯措施，防治掘进落煤瓦斯超限，取得了很好的效果。
一、概况
二道河子矿为年产120万吨大型矿井，四采十二掘，为高瓦斯矿井，绝对瓦斯量为42.6m3/min，相对瓦斯涌出量为18.23m3/t，煤层均为低透气煤层（透气性系数〈0.0027md〉，均为较难抽放煤层。掘进队十二个，其中综掘两个，掘进机械率100%，平均单进150m/月，炮掘最高单进310m/月，综掘最高单进700m/月。掘进落煤瓦斯超限有7118队、7112甲队、7608队，绝对瓦斯量1.5~2.8m3/min。在上述两个队组采用（2BKJ-NO6.0/30型和2BKJ-NO6.0/37型）大功率风机（Φ800mm）高强度长风筒供风，比（JBT62-2型）风机供风，工作面风量提高将近一倍，但只能达到掘进工作面落煤回风瓦斯超限浓度降低，并缩短瓦斯排放时间，工作面掘进落煤仍然超限。而采用合理超前钻孔释放瓦斯措施后，才能避免掘进落煤后瓦斯超限。
治理瓦斯首先要弄清瓦斯来源，掘进工作面也不例外。掘进工作面的瓦斯来源由巷道煤壁和掘进落煤两部分组成。在煤层中瓦斯以游离型和吸附两种状态存在，一般情况下，无论是浅部还是深部，吸附瓦斯量的占煤层瓦斯总量80~90%，游离状态的瓦斯只占10~20%。但是在断层、大的裂隙、孔洞和砂岩内，主要为游离瓦斯。对二道河子煤矿低透气煤层掘进落煤瓦斯超限主要是地质构造复杂瓦斯带附近巷壁卸压区及落煤的游离和解吸瓦斯大量涌出导致超限。为此，采用打超前卸压连续释放瓦斯，解决在瓦斯带掘进落煤短时间超限是有理论根据的。
二、超前释放钻孔参数的确定
（一）巷帮钻孔释放范围的确定
从矿压角度分析煤壁受掘进动压影响，一般情况下，2~3m为卸压区，3~4m为应力集中区，远处为原始应力区，因此掘进落煤间煤壁释放大量瓦斯主要的来自卸压区，为此巷帮超前释放钻孔布置在煤壁2~3m为最佳，对于低透气煤层2m即可。
（二）超前钻孔释放半径的确定
释放半径的大小取决煤层透气性和煤层硬度，可根据采用不同释放半径掘进落煤瓦斯浓度确定。经我矿数据统计释放半径为0.8~1.0m，掘进巷道迎头布孔4~10个。
（三）超前释放钻孔的长度确定
超前释放钻孔的深度必须打在原始应力煤体中，使煤体中游离瓦斯连续释放、吸附瓦斯随压力降低解吸连续释放，钻孔深度越大释放范围越大，释放时间越长，但由于煤层松软、钻孔变形、垮孔严重限制，钻孔深度确定为10~15m。
（四）施工超前释放钻孔设备2.5的选择
施工超前释放钻孔设备2.5选用的是德国产KFW-4型风动瓦斯释放钻，钻头直径?75mm，钻杆直径?55mm，每根钻杆长度1m，使用轻巧，运输方便，钻进速度快。
综上所述，在巷帮2m布孔两个，迎头布孔4~10个，钻孔深度10~15m，掘进进尺5~12m，超前钻孔压茬3~5m，依次循环进行。
三、应用效果分析
（一）提高安全性
掘进工作面超前钻孔可连续排放煤壁卸压区和工作面轮廓线外煤体游离和解吸瓦斯，能减少工作面落煤后轮廓线外煤体瓦斯和落煤瓦斯向巷道大量涌出，避免掘进中短时间内瓦斯超限，提高安全可靠性。
项目西区2#层左一巷7118队打钻前后比较。东区3#层皮带道7112甲队打钻前后比较。掘进巷工作面，最高瓦斯浓度打钻前3、1.3，打钻后1.1、0.8。瓦斯超限次数次，打钻前75，减少超限次数32，减少超限次数打钻后15、4，平均瓦斯浓度打钻前0.1、0.1，打钻后0.2、0.2掘进巷回风最高瓦斯浓度打钻前1.2、1.1，打钻后0.8、0.9瓦斯超限次数次，打钻前15，杜绝瓦斯超限9，杜绝瓦斯超限打钻后0、0，平均瓦斯浓度打钻前0.3、0.4，打钻后0.4、0.5，瓦斯绝对量打钻前1.5、2.8，打钻后0.8、1.2。
（二）超限次数减少
超限次数的减少，减少频繁停电排瓦斯时间，掘进单进：炮掘月增加40m，综掘增加80m，更重要的是在安全的前提下提高了煤巷的掘进速度。
四、结论
应用超前释放钻孔是治理低气煤层掘进落煤瓦斯超限有效方法，但关键是以下几个方面：
1、合理根据煤层透气性、硬度确定钻孔释放半径，一般情况下为0.8~1.0m。
2、根据循环推进安排和打钻装备合理确定钻孔深度，但必须保证钻孔的终端能减少轮廓线以外煤体瓦斯向巷道涌出。在巷道正常推进瓦斯释放钻孔还有3~5m时，重新施工下一组钻孔。既两次超前钻孔压茬3~5m。
3、对于低透气煤层瓦斯绝对量大于3m3/min，应采取强化抽放，实现先抽后掘。
（作者单位：鸡西矿业集团二道河子矿）