B、在煤巷掘进工作面至少打3个直径为42mm、孔深8—10m的钻孔,...
摘 要：超前钻孔是目前国内外使用比较广泛和比较有效的一种煤巷掘进局部防突措施。文章优化超前钻孔布置参数，通过ANSYS验证优化后瓦斯抽放效果，实现安顺煤矿煤巷快速掘进，也为煤与瓦斯突出矿井的煤巷掘进提供了一定的借鉴作用。
关键词：煤巷掘进；超前钻孔；ANSYS软件
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.081
1 问题提出
安顺煤矿9103运输巷掘进面位于瓦斯含量较高的大洞口井田区域，在煤巷掘进过程中，瓦斯突出危险性极大，因此采用超前钻孔抽放瓦斯。但现场钻孔掘进工程量较大，瓦斯排放等待放时间长，严重影响煤巷掘进速度，影响矿井采煤和掘进正常接替和矿井的安全生产。通过优化钻孔布置，找到一种适用于该区域煤巷掘进的超前钻孔参数迫在眉睫。
2 超前钻孔防突技术措施
（1）钻孔优化前的布置。9103运输巷掘进工作面的超前钻孔布置参数是参照《防治煤与瓦斯突出规定》进行设计。具体参数如下：钻孔的孔径为75 mm，孔深为6m，钻孔超前掘进工作面的距离大于5m。9103运输巷掘进工作面布置3排共计15个钻孔，如图1所示。
（2）钻孔优化后的布置。钻孔采用如图1所示的矩形布置方式，瓦斯释放时间较长，后续工序等待时间较长，影响工作面掘进速度。根据相关资料，在钻孔数量一致的情况下，钻孔的三角形排列比矩形排列具有很大的优势。所以，设计改矩形钻孔排列为三角形钻孔排列，9103运输巷掘进工作面布置3排共计14个钻孔，优化后的超前钻孔布置如图2所示。
3 模型建立
本文选用大型通用有限元软件ANSYS对优化前后的超前钻孔进行瓦斯排放效果比较。ANSYS软件是美国ANSYS研究开发，集分析电场、磁场、声场、结构、流体于一体的有限元分析软件。假设 9103工作面煤层是各向同性和连续的，并且为水平分布，煤体中的断层、裂隙暂不考虑。采用有限元软件ANSYS分析比较优化前后超前钻孔瓦斯抽放效果比有限差分元FLAC3D具有更大的优越性。掘进面瓦斯参数见表1。
在使用ANSYS软件进行数值模拟时，以巷道中心线为对称轴，取超前钻孔底部的一半作为研究对象，设定相同瓦斯压力的情况下，采用智能网格划分四边形单元，模拟重点是考察抽放钻孔对孔隙压力的影响。
4 模拟结果
可以从图4中看出，在采用相同直径的钻孔条件下，优化钻孔排列方式，可以得到优化后的超前钻孔瓦斯抽放效果比优化前的效果好，即在相同的时间内，巷道的瓦斯涌出量大大增加，减少瓦斯抽放时间。
5 结语
在9103运输巷掘进面检验三角排列超前钻孔的瓦斯抽放效果，得到在掘进工作面的巷道，瓦斯涌出量增加，后续工序等待超前钻孔抽放瓦斯的时间减少。这是由于优化后超前钻孔的实施，使瓦斯得到充分的释放的缘故。优化了钻孔的布置参数，在保证矿井的安全生产的前提下，减少了超前钻孔的掘进工作量，提高了掘进速度，实现了突出煤层煤巷快速掘进。
参考文献：
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作者简介：余进江（1987-），男，贵州毕节人，碩士，助教，研究方向：矿业工程、岩土工程、结构工程。endprint
