突出礦井底抽巷抽采瓦斯效果分析

許亞洲，宮兆民，劉文波

(1.中煤科工集團 沈陽研究院有限公司，遼寧 撫順 113122；2.煤礦安全技術國家重點實驗室，遼寧 撫順 113122)

巷道法預抽臨近層及卸壓層瓦斯是瓦斯治理有效的區域性措施，能極大提高區域防突措施的可靠性。鑒于各礦井的地質條件各有不同，應根據不同的地質構造及瓦斯賦存，在合理的巖層中,選擇合理的位置布置底板抽放巷，在底抽巷里布置抽采鉆孔，采用分源法預抽治理瓦斯[1-3]。以貴州嘉龍煤礦11703運輸巷底抽巷為研究對象，巷道布置在斜下方巖層，利用上行穿層鉆孔抽采掘進區域瓦斯，分析底抽巷的瓦斯抽采和消突效果。

1 工作面概況

貴州嘉龍煤礦設計生產能力為90萬t/a，井田面積為5.349 8 km2，礦井現開采17號、19號、20號煤層。11703運輸巷布置在一采區北翼17號煤層，南為一號回風大巷，北距一采區邊界20 m，左下方為11703運輸底抽巷，東為11702運輸巷，17號煤層平均厚度2.5 m.經鑒定：17號煤層原始瓦斯含量最大值為14.382 9 m3/t，原始瓦斯壓力為0.78～0.92 MPa，瓦斯放散初速度(△P)最大值為29 HHmg，煤樣的堅固性系數(f)最小值為0.51，煤的結構破壞類型一般為Ⅱ類，地質構造破壞帶為Ⅲ類，具有煤與瓦斯突出危險性。

2 底板抽放巷布置

11703底板抽放巷設計長度950 m，位于17號煤層底板巖層，法線距離11703運輸巷15.5 m，設計巷道凈寬4 400 mm、凈高3 000 mm，斷面為13.2 m2，滿足行人、排水、打鉆需求。巷道掘進完畢后，布置3臺4300型履帶式液壓鉆機，向上覆17號煤層施工穿層鉆孔，預抽煤層瓦斯，滿足巷道掘進和采面回采需求。

3 抽采鉆孔布置

根據11703運輸巷和底板抽放巷的空間相對位置關系，設計施工上行穿層鉆孔，打鉆時,采用水排渣方式，排渣較容易，鉆孔成孔率較高。17號煤層的有效抽采半徑為2.5 m，每組鉆孔按照孔底5 m間距布置，每組布置8個鉆孔，鉆孔終孔點呈5 m×5 m布置，孔徑113 mm，終孔位置穿過煤層至頂板0.5 m.具體的鉆孔布置見圖1.

圖1 鉆孔布置示意

4 抽采效果分析

4.1 預抽瓦斯情況

在11703運輸底抽巷回風道口20 m處,抽采管路上安裝1臺CGWZ-100(A)管道瓦斯氣體綜合參數測定儀，用于抽采數據的實時監測。每臺在線計量裝置處分別安設1個人工測流口，用于日常人員實測抽采管路的抽采數據，并及時與在線計量裝置進行對比校對。

根據瓦斯抽采規律，抽采過程中部分抽采量為附近煤層瓦斯運移的量，故統計控制范圍內瓦斯抽采量時，考慮瓦斯運移量系數為50%，結合實際情況，本循環控制范圍內,瓦斯抽采量為389 572.76 m3.

4.2 抽采鉆孔布孔均勻程度評價

在11703運輸巷掘進工作面，評價區域內實際施工的瓦斯抽采鉆孔數量及鉆孔工程量均超過設計要求，并對不符合要求的鉆孔進行了補孔，同時瓦斯抽采鉆孔開孔距離均未超過設計開孔距離，鉆孔覆蓋了整個評價范圍，抽采鉆孔布孔均勻，符合設計要求。

4.3 抽采效果分析

1) 抽采后殘余瓦斯含量：

式中：WCY為煤的殘余瓦斯含量，m3/t；W0為煤的原始瓦斯含量；取14.382 9 m3/t；Q為評價單元鉆孔抽排瓦斯總量；取389 572.76 m3；G為評價單元參與計算煤炭儲量，t.

G=煤厚×控制面積×煤的容重

=3.5 m×11 742.33 m2×1.65=42 449.137 5 t

經計算，殘余瓦斯含量為：WCY=5.21 m3/t.

2) 抽采后殘余瓦斯壓力：

式中：WCY為殘余瓦斯含量，m3/t；a，b為吸附常數，根據瓦斯參數測定報告，a為36.006，b為1.210 9；PCY為煤層殘余相對瓦斯壓力，MPa；Pa為標準大氣壓力，取0.101 325 MPa；Ad為煤的灰分，根據瓦斯參數測定報告，取14.61%;Mad為煤的水分，根據瓦斯參數測定報告，取1.01%;π為煤的孔隙率，根據瓦斯參數測定報告，取9.46 cm3/g;γ為煤的容重(假密度)，取1.65 t/m3.

經計算，殘余瓦斯壓力為0.225 MPa.

3) 本循環瓦斯抽采率：

η=抽采量/瓦斯總量

式中：抽采量為389 572.76 m3.

瓦斯總量：

W總=G×W0=42 449.137 5 t×14.382 9 m3/t

=610 541.7 m3

經計算，η為63.8%.

4) 區域措施效果檢驗：在11703運輸底抽巷該循環共施工12個區域措施效果檢驗鉆孔，共取12個含量點，鉆孔均在評價范圍內，符合要求，并實測所有取芯鉆孔軌跡。實測抽采后殘余瓦斯含量最大值為7.143 5 m3/t，殘余瓦斯壓力最大值為0.39 MPa，指標滿足要求，判斷本評價單元抽采效果達標，該區域煤與瓦斯突出危險已經消除。

5 結 語

嘉龍煤礦開采的17號煤層為突出煤層，具有瓦斯壓力大、含量高等特點，在距離煤層法向距離15.5 m的底板巖層中布置瓦斯抽放巷，向上施工上行穿層鉆孔抽采瓦斯。通過抽放，瓦斯含量和瓦斯壓力得到明顯降低，確保了11703運輸巷的安全掘進。