淺談單一突出煤層底板巷道位置選擇

李 超

(山西陽煤集團五礦，山西 陽泉 045209)

0 引言

隨著煤礦開采深度的增加，煤層瓦斯含量逐漸增加，瓦斯防治難度也在加大，尤其是單一突出煤層的掘進作業，防突工作難度更大。文中以曲江煤礦為例，通過選擇突出煤層底板巷道位置，有效抽放上部煤巷瓦斯，降低煤層巷道瓦斯含量，實現單一煤層巷道安全快速掘進。

1 礦井情況

曲江煤礦開采煤層為單一煤層，通過對礦井瓦斯含量、瓦斯壓力、煤層透氣性系數、歷年突出次數和突出量分析對比，目前開采煤層屬極難抽采的煤層，也無開采保護層的條件，因此在施工過程中一般采取在煤層底板施工巷道，采用鉆孔預抽條帶煤層瓦斯，實現安全掘進。

2 底板巷道合理位置的選擇

2.1 煤層底板巷道

當煤層埋深較大時，采動釋放的高應力會破壞圍巖結構，使工作面巷道產生嚴重變形，維護工作的難度加大。在煤層底板布置的巷道要為2個工作面的回采巷道服務，從而給工作面巷道帶來多次采掘擾動影響。因此，合理選擇底板巷的位置，能夠有效地保證工作面巷道圍巖的穩定性，同時也對頂部條帶煤層的瓦斯進行預抽處理起到積極的作用。煤層底板巷道布置如圖1所示。

圖1 煤層底板巷道布置圖

2.2 應力數值分析

使用FLAC模擬分析技術對底板巷道圍巖應力分布特點進行分析。

底板巷道垂直布置：通過對底板巷內待掘進巷下方15 m處的工作面回采底板巷道圍巖應力進行對比后發現，工作面回采后，巷道的頂底板的應力在一定的范圍內會小于原巖應力，而頂板的應力峰值則出現在巷頂處2 m，底板的應力峰值則出現在9 m處。巷道頂板的應力水平呈現一個峰值變化特征，先是逐步增大至峰值，然后呈急劇下降趨勢，最后以波浪形的變化進行分布。巷道底板的水平應力則出現了緩慢增加的趨勢，待工作面回采后，其應力值也出現了大幅量的降低。

底板巷道內錯布置：底板巷與待掘煤巷內錯布置時，二者之間的垂直距離為15 m，平均距離可達到10 m。在這種布置情況下，通過回采前后圍巖應力的對比分析，工作面回采必然會使頂板和底板的垂直應力發生不同程度的變化，遠離巷頂垂直應力表現出逐漸增大的趨勢，水平應力出現降低的趨勢，底板的水平應力則會逐漸提升。

底板巷外錯布置：對于底板巷與待掘煤巷實行外錯布置時，工作面回采后，巷道頂板的垂直應力會隨著與巷頂距離的增加而不斷增加。相對于回采前其數值會增大，同時會隨著遠離巷頂的距離而不斷增大。巷道底板垂直應力相對于回采前會更小，不論是垂直應力還是水平應力其呈現的差值都表現出先增后減的情況。

2.3 底板巷的合理位置的確定

相對于垂直布置方式，內錯和外錯的布置方式對煤巷掘進施工過程中對底板巷的巖應力的作用力較小。內錯布置方式在回采過程比回采前底板巷的圍巖應力呈現出逐漸降低的趨勢，回采結束后，工作面將長期處于地巖應力的環境下。此時，如果在底板的破壞帶的范圍內進行作業，則會出現圍巖破碎，頂底板嚴重變形，對巷道掘進的支護造成破壞，從而影響到整個巷道圍巖的穩定性能。外錯布置方式在回采結束后，頂板所承受的垂直應力將會增大，從而使其幫部應力的峰值范圍不斷地擴大，使整個巷道處于較大的應力作用下，使巷道圍巖出現變形，進而增大對巷道維護的難度。

底板巷的位置正處于煤巷下方時，工作面回采后增壓區域以及卸壓區域之間的區域應力較小，因此巷道圍巖的應力則會處于一個相對穩定的環境，有利于巷道長期穩定，因此通過對比分析，最合理的底板巷布置方式應當為“工作面煤巷正下方”的區域。

在進行底板巷道的施工過程中，其圍巖的應力會因作用力的變化而重新分布，頂底板圍巖會出現卸壓區，而巷道兩邊的圍巖則會出現應力的集中。在卸壓區會逐漸使煤層的滲透率增加，提升煤層的透氣性，能夠有效地提升瓦斯的解吸度，抽放效果較好。底板巷上的煤層應力也會因工作面的采掘而形成不同的卸壓，對突出煤層采掘過程中的突發情況采取措施時，應當考慮將位置設置在距離煤層的法向具體為7 m處。鑒于煤層自身的復雜性，為了防止底板巷進行穿層鉆孔時出現突發情況，因此底板巷距離煤層的最小距離應該不小于8 m。

通過對上述不同情況的分析，得出將底板巷的合理位置應當是位于煤巷的正下方，且法向距離應當在8～15 m的范圍內。

3 結語

通過對底板巷掘進中的瓦斯流量以及透氣性等數據進行了比對分析，可以看出隨著底板巷掘進的推移，圍巖壓力卸壓效果逐漸增加，對應的鉆孔溢出瓦斯量、煤層透氣性也會逐漸加大。煤層底板巷道的合理位置應當是待掘煤巷的正下方位于8～15 m。