專用底板瓦斯抽采巷預抽區(qū)域煤層瓦斯防突技術解析

（山西晉柳能源有限公司 山西 033000）

煤礦瓦斯突出事件的發(fā)生，會造成安全事故，引起人員死亡，這會對煤礦開采帶來較為嚴重的安全事故，這也就使瓦斯治理作業(yè)成為了煤礦開采作業(yè)順利進行的阻止者。煤礦開采過程中，需要依據(jù)具體情況，采取合理措施對瓦斯突發(fā)進行預防，進而更好的完成煤礦開采。

1.煤礦概況

某煤礦開采的作業(yè)面地面標高在+1118m～+1389m，工作面標高+915m～948m，進行煤礦開采時，掘進作業(yè)面整體起伏相對較為平緩，該工作的整體設計傾向長為1168m，能夠進行開采的長度為948m，走向長為145m，整個作業(yè)面的整體存儲量約為0.62Mt。開采的煤層的整體厚度約為1.25m～5.84m，整體平均厚度約為2.82m，煤層相對較為穩(wěn)定。從煤礦開采的整體情況來看，無法確定抽采瓦斯量，依據(jù)相鄰礦井的具體實測資料，對該礦井進行開采，因此，該礦井屬于可以抽采煤層。

2.設計專用底板瓦斯抽采巷穿層鉆孔

(1)專用底板瓦斯抽采巷具體情況

首采作業(yè)面在先煤巷外側和煤巷外側分別布置了專用底板瓦斯，設計傾向長為1180m，走向長度為163m。掘進方式采取為高巷綜掘，在煤礦開采期間，具體支護采取的方式為錨網(wǎng)+錨索方式，整個巷道斷面的尺寸為4.2m×3.5m。兩條專用底板瓦斯抽采巷主要布置在5煤～10煤間，上距4煤距離約為12.8m位置處，頂板出位6煤標志層，直接頂為約1.8m厚的菱鐵質砂巖。在進行煤礦開采期間，加大瓦斯區(qū)域治理抽采，進而可以具有足夠的鉆孔工程量和預抽時間，在瓦斯突出時，利用掘進專用底板瓦斯抽采巷時，每隔4.8m巷道頂板和底板處各自布置一個抽采鉆場，進而確保煤礦開采現(xiàn)場能夠滿足煤礦開采時的打鉆需求，頂板鉆場上巷鉆孔對5煤瓦斯進行預抽，底板鉆場下向鉆孔預抽10煤瓦斯。

(2)布置及設計采鉆孔

①布置采鉆孔原則

針對煤礦開采過程中各項鉆孔，要將鉆孔均勻布置在預抽區(qū)域內(nèi)，對于設置的鉆孔應當穿過煤層，遇到頂?shù)装遄鳛闃藴剩欢鴮τ谧鳂I(yè)開展過程中的鉆孔終孔之間的間據(jù)來說，應當以實測結果有效抽采半徑作為基礎，完成相應設計工作；設計孔徑在條件允許情況下，直徑應盡量大，從而使抽采瓦斯?jié)舛饶軌虻玫竭M一步提高；對于孔徑的密封要深而密，進而使最終抽采整體效果能夠得到進一步提高，滿足應用需求[1]。

②設計采鉆孔

A.每組鉆場設計需要布置2排，一共布置了14個鉆孔，排間據(jù)距離為2.2m，鉆孔間煤點之間的距離為4.1m，每一排設置了4個鉆孔，所有鉆孔在布置上采取扇形方式分布。

B.頂板5煤鉆孔布置了4個鉆孔，鉆孔見煤點距為14.8m，底板10煤穿層鉆每組布置4個鉆孔，鉆孔見煤點距14.8m，鉆孔直徑主要集中在93mm-112mm之間[2]。

通過區(qū)域預抽方式，能夠對煤體區(qū)進行卸壓，而且在該期間，可以對瓦斯進行抽采，實現(xiàn)對潛能的合理釋放[3]。通過一段時間預抽煤層瓦斯，能大幅度降低瓦斯壓力，進而讓瓦斯含量能夠降低到發(fā)生突顯危險臨界值以下，而且會引起地應力降低、地煤層變形、瓦斯壓力逐漸減小、煤層透氣性加大等多種變化，最終達到對指定區(qū)域的消突和防突的最終目的。

3.做好區(qū)域瓦斯抽放效果的合理措施

表1 不同鉆孔直徑鉆孔抽采瓦斯情況

(1)選擇機械設備

瓦斯抽采過程中會應用到許多的機械設備，而鉆機是其中最重要的一項設備，鉆機設備的性能會對區(qū)域瓦斯抽放效果造成直接影響，在專用底板瓦斯抽采巷鉆施工期間，采用的全液鉆機，在全液鉆壓機選擇時，要考慮生產(chǎn)全液鉆機的生產(chǎn)廠家，一般要選擇資質好、信譽好的生產(chǎn)廠家。對于施工過程中深孔鉆車要全面考慮其在作業(yè)過程中的具體鉆進能力，一般來說采用的深孔鉆車的鉆進能力要達到100m-300m。對于作業(yè)期間上述的鉆機，為了確保運輸、安裝、應用方便，要采取分體式組裝，而且各項設備整體結構必須緊湊，采用的鉆機在運行時要盡量保持穩(wěn)定，減少故障發(fā)生，以免對煤礦開采進度和開采質量造成不良影響[4]。

(2)選擇鉆孔直徑

近幾年的大量研究結果表明，采用大直徑鉆孔，能夠從源頭上使瓦斯抽采量得到提高，進行鉆孔作業(yè)時，為了確保施工質量，以及整體施工作業(yè)的順利進行，要嚴格遵循“大直徑、深抽采”原則[5]。鉆孔抽出瓦斯量的具體大小會受到多項因素影響，其中最為重要的影響因素就是煤層透氣性，以及鉆孔直徑。從以往的研究結果來看，瓦斯的涌出量會隨著鉆孔內(nèi)煤壁暴露的面積增大而變大。在實際問題分析過程中，為了可以實現(xiàn)對不同鉆孔徑瓦斯抽采效果，在2號鉆用底板瓦斯抽采巷A號、B號、C號鉆場開展試驗，具體試驗結果如表1所示。

通過表1的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，隨著鉆孔直徑的加大，瓦斯抽采量也會變大，因此，在條件允許的情況下，要可以適當加大鉆孔直徑。過去一段時間，受施工技術以及觀念等各項因素影響，施工鉆層鉆孔直徑只有75mm，具體施工期間采用的鉆孔直徑較小，孔壁形成的裂隙較小，這會導致瓦斯抽采效果較差，流量較低，鉆孔濃度不高。而針對這一現(xiàn)象，要適當加大鉆孔直徑，通過這種方式，使瓦斯抽采效果不足問題能夠得到彌補，提高瓦斯抽采效果[6]。

(3)分離裝置的應用

此處采用的分離裝置主要用于對氣、水、渣各種物質進行分離。鉆孔處產(chǎn)生大量積水容易導致抽采管路發(fā)生堵塞，這種堵塞情況的發(fā)生，會導致孔口負壓地無負壓現(xiàn)象，這會對瓦斯抽采效果造成一定影響。鉆孔抽采期間會產(chǎn)生大量水、瓦斯，以及少量的煤巖粉，針對這一突出問題，通過對該項問題進行全面分析、探討、比擬、分析，最終研制出一種適合應用分離氣、水、渣物質的分離裝置[7]。通過對該裝置的應用，可以將密度相對較小的瓦斯從上部抽采系統(tǒng)抽走，而密度較大的粉巖和水都會通過自動方式沉淀到下部，利用箱體下部的排渣孔將水和渣全部都排出，通過對這種分離裝置的應用，能夠使抽發(fā)鉆場、管路處產(chǎn)生大量積水問題得到解決，進而確保抽采效果能夠達到預期標準。

4.結語

煤礦開采過程中經(jīng)常會出現(xiàn)嚴重突出煤層，專用底板瓦斯抽采巷內(nèi)實施防突與直接煤層中實施防突措施相比，前者應用更見可靠、安全、合理。這主要是因為采用專用底板瓦斯抽采巷會具有一定巖石厚度，將其作為一個安全屏障，在鉆孔作業(yè)期間，及時出現(xiàn)了噴孔，也不會破壞巖石屏障，不會發(fā)生突出事故。