高突矿井煤巷安全快速掘进工艺 【技术领域】
本发明涉及一种矿井煤巷掘进技术，具体为一种高突矿井煤巷安全快速掘进工艺。
背景技术
煤与瓦斯突出是煤矿中一种极其复杂的动力现象，它能在很短的时间内，由煤体向巷道突然喷出大量的瓦斯和碎煤，瞬间喷出的粉煤可以充填百米长的巷道，能给正在施工的人员带来严重的伤害事故。经国家统计我国是煤与瓦斯突出最严重的国家，煤巷掘进瓦斯突出次数最多，主要原因是地压力和瓦斯压力的作用，而目前国内掘进工作面常用的防突措施，主要有超前钻孔、深孔松动爆破、水力冲孔、并结合煤体指标预测。煤体钻屑指标预测：在工作面迎头软煤层打2个以上直径42mm，长6-10m的钻孔，钻孔每钻进1m测定钻屑量一次，每钻进2m测一次钻屑解吸指标(由煤科总院重庆分院研制ATY型突出预测仪对煤体进行自动检测)。根据每个钻孔沿孔深每米的最大钻屑量Smax和钻屑解吸指标k1，预测工作面突出危险性，当Smax＜6kg/m和解吸指标k1＜0.5方可掘进。由于受客观条件如淋头水、风、工人操作技能影响比较大，目前国内检测工艺不能完全保证煤巷机组安全掘进，寺河矿“5.20”瓦斯突出事故就是最典型的案例，当时采取了防突技术措施，煤体检测各项指标都未超标，但机组掘进时诱发煤与瓦斯突出，工作面作业人员无一生还。现在我们采用煤体检测并结合此工艺，放炮时人员躲进防爆避难硐室进行远距离放炮，即使诱发瓦斯突出，也可以保障所有人员安全。
【发明内容】
本发明为了解决如何避免高瓦斯矿井掘进过程中的瓦斯突出的问题而提供了一种高突矿井煤巷安全快速掘进工艺。
本发明是由以下技术方案实现的，一种高突矿井煤巷安全快速掘进工艺，步骤为，台钻机煤体预测，台钻机施工炮眼，装药放炮，爆破后等待30mim，进入工作面机组出煤，台钻机支护，下一道循环工序，放炮的炮眼采用菱形掏槽的直眼掏槽法，在菱形槽眼中部施工2个大直径空心眼，爆破循环控制在4m-6m间，运用毫秒雷管使炸药以毫秒级的时间间隔，控制炮眼按预定顺序先后分组起爆，起爆前人员撤出安全距离，并躲入防爆移动避难硐室车。
实现煤巷深孔爆破的关键技术是如何实现深孔掏槽，如深孔掏槽就必须采用直眼掏槽法，其中菱形掏槽最适合煤体爆破，为提高爆破效果可增加2个中心空眼，增加爆破自由面中心空眼控制在100mm≤φ≤110m。(防突细则规定钻孔小于110mm，斜眼掏槽掘进为3m以下而直眼掏槽则实现3m以上作业)。
2、掏槽眼采用φ50mm×500mm特制三级乳化炸药，加大炸药直径减小炸药与炮眼间隙，提高爆破效果；
3、在矿用液压锚杆钻机加设安装可调控风动台钻，实现防突预测、打眼、支护一体。节省迎头煤体支护材料，并提高生产效率。(如施工三进二回顺槽2500m工作面，可节省迎头预测支护材料2500×400元＝1000000元、人工费2500×2×100＝500000元)。
4、在顺槽进风巷横贯内安装移动式避难硐室车实行远距离放炮，放炮时作业人员全部躲进车内有效解决了瓦斯突出伤人最关键的技术难题。
实现煤体深孔光面爆破理论依据及工艺方法：此工艺采用放炮松动预裂原理、光面爆破理论，毫秒爆破理论、它使煤层预裂松动，释放内部压力，使煤主体崩落，煤体断面轮廓不受破坏，从而实现瓦斯压力释放和煤巷掘进，而深孔预裂爆破是通过爆破释放煤体内部应力，防止瓦斯突出，而断面煤主体未崩落，掘进时由机组截割成型。
1、松动预裂原理
松动预裂爆破适应于煤层赋存稳定，突出强度较小的突出煤层，爆破后形成破碎圈和松动圈，圈内的煤分别为碎屑状和破碎状，有助于消除软硬不均而引起的应力集中，形成瓦斯排放通道，降低瓦斯压力和应力，这有利于消突。
2、毫秒爆破理论
运用毫秒雷管使炸药以毫秒级的时间间隔，控制炮眼按预定顺序先后分组起爆，由于延期间隔时间短，致使各药包爆炸产生的能量相互影响。在高瓦斯矿井中，爆破后160ms，瓦斯浓度为0.3％-0.5％，260ms时为0.3％-0.98％，360ms以内一般不超过1％，而爆破相邻之间的间隔只有25ms，只要最后一段延期时间在130ms以内，瞬间浓度则在0.5％以下。
3、松动预裂原理和毫秒爆破理论为实现远距离全断面爆破提供理论依据和安全保障。而爆破的关键技术是如何实现掏槽并能达到光面爆破效果。由于循环进度大于4m，无法实现斜眼掏槽，只有直眼掏槽才能保证大循环光面爆破。
【附图说明】
图1为直眼菱行掏槽分布图(5.5米X3.5米)
图2为竹片绑炸药结构示意图
图3为移动避难硐车结构示意图
【具体实施方式】
一种高突矿井煤巷安全快速掘进工艺，步骤为，台钻机煤体预测，台钻机施工炮眼，装药放炮，爆破后等待30mim，进入工作面机组出煤，台钻机支护，下一道循环工序，放炮的炮眼采用菱形掏槽的直眼掏槽法，在菱形槽眼中部施工2个大直径空心眼，爆破循环控制在4m-6m间，运用毫秒雷管使炸药以毫秒级地时间间隔，控制炮眼按预定顺序先后分组起爆，起爆前人员撤出安全距离，并躲入防爆移动避难硐室车。台钻机为煤矿一种常用设备，具有钻孔、支护等作用。
菱形直眼掏槽如图1所示，距离底板1200mm。周边眼距离煤帮顶板为500mm，煤眼间距为500mm。掏槽眼φ＝55，两个大直径空心眼(O1、O2)，空心眼100mm≤φ≤110m。点1-4为掏槽眼采用φ50mm×500mm三级乳化炸药合计1.18×8×4＝37.76公斤。点5-24为周边眼采用φ35×500m三级乳化炸药合计0.57×2×20＝22.8公斤，采用双导爆索，此循环爆破按5m进行计算。
如图2所示意，掏槽眼和周边眼都采用竹片扎绑装药方法，减小装药时间，提高生产效率；采用煤矿许可双导爆索。
如图3所示意，移动避难硐车由防爆车进行改装，移动避难硐室车内设压风自救，由巷道压风供给，保障每人供风量不少于0.3m3/min，避难硐室车根据避难最多人员配备足够的隔离式自救器，避难硐室内另装设氧气再生系统，当外界压风管受到破坏时，则由再生装置实现氧气供给，保证人员安全。图中1-有氧再生装置2-隔离式自救器箱3-座位4-密闭门5-压风接头6-电话。
深孔爆破掘支工艺比较复杂，为了便于管理和组织必须保证正规循环(突出矿井预测6m一循环，所以爆破循环小于6m)，并采用(3×7+3)作业方式，保证每班一循环，就是生产班执行3×7制，检修班时间为3个小时。液压锚杆钻机加设安装可调控的风动台钻，实现防突检测，施工煤体炮眼，巷道锚杆支护一体化。其中新加设的可调控台钻施工煤体迎头检测孔和炮眼，锚杆机进行顶板和两帮支护。现防突检测前将迎头煤体全断面支护，防止煤体片帮伤人，即浪费材料、人工又严重影响生产效率。而实现三机合一由于锚杆机有临时支护，人员又站在锚杆上进行检测，所以完全可以保障作业人员安全。举例某突出矿井年进尺为1.8万米，每6m检测一次，5m×3.5m迎头断面支护材料费400元。
节省材料费＝1.8万/6×400＝120万元
节省人工费＝1.8万/6×2人×100元/工＝60万元
全年节省直接费用180万元。