官地煤礦22611工作面底抽巷抽采技術(shù)應用

韓睿鋒

（山西焦煤集團有限責任公司官地煤礦安監(jiān)處， 山西 太原 030053）

巷道抽采技術(shù)是一種開采高瓦斯煤層群采煤工作面瓦斯治理的有效方法[1]，而底巷預抽是最常用的巷道抽采方法之一。底抽巷不僅可以對上部煤層和采空區(qū)進行提前預抽，而且可以使上部煤層充分卸壓，還可以攔截鄰近煤層瓦斯涌入保護層[2-4]。

官地礦位于西山煤田，行政區(qū)劃屬太原市萬柏林區(qū)、晉源區(qū)、清徐縣及古交市管轄。礦井年核定生產(chǎn)能力390萬t。礦井井田含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組，共含煤14層，煤層總厚度20.09 m，含煤地層平均厚度151.91 m，可采煤層9層，平均總厚度17.87 m。礦井采用平峒—斜井聯(lián)合開拓方式，屬多煤層聯(lián)合開采，主要可采煤層為2號、3號、6號、8號、9號。目前開采2號煤層過程中，由于采動影響大量的瓦斯從3號煤層涌入2號煤層，造成2號煤層瓦斯涌出量大，瓦斯易超限的問題。為解決這一難題，該礦在2號煤層下方的3號煤層中掘一條底抽巷進行巷道抽放技術(shù)實驗研究，并取得了良好的瓦斯治理效果。

1 官地煤礦22611工作面概況

22611工作面井下位于中六采區(qū)北配巷西北部。2號煤與3號煤層間距約16.79 m，2號煤層下方3號煤層四鄰均未采。2號煤層平均厚度2.89 m，煤層傾角 2°～16°，平均為5°。2號煤層瓦斯壓力為 0.36 MPa，瓦斯含量為5.71 m3/t，殘存瓦斯含量為1.99 m3/t，孔隙率為3.41%，煤層透氣性系數(shù)為0.615 27 m2/（MPa2·d），百米鉆孔瓦斯流量為0.052 9 m3/min，衰減系數(shù)為0.017 108 d-1，瓦斯放散初始速度為21△P。3號煤層瓦斯壓力為0.58 MPa，瓦斯含量為6.94 m3/t，殘存瓦斯含量為1.94 m3/t，孔隙率為4.24%，煤層透氣性系數(shù)為3.164 29 m2/（MPa2·d），百米鉆孔瓦斯流量為 0.043 3 m3/min，衰減系數(shù)為0.007 433 d-1，瓦斯放散初速度為11△P。

2號煤老頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為2.78 m，直接頂為中粒砂巖，厚度為5.14 m，直接底為細粒砂巖，厚度為3.88 m，老底為砂質(zhì)泥巖，厚度為2.34 m。3號煤老頂為中粒砂巖，厚度為7.10 m，3號煤直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為3.47 m，3號煤直接底為炭質(zhì)泥巖，厚度為0.47 m，3號老底為砂質(zhì)泥巖，厚度為0.75 m。

22611工作面底板瓦斯涌出量增大原因：

1）由于2號煤層被開采，底板受到超前支承壓力的作用，底板和3號煤層處于壓縮狀態(tài)，當?shù)装搴?號煤層位于采空區(qū)下方時，底板和3煤層又處于卸壓（膨脹）狀態(tài)，而處于壓縮和膨脹交界的底板和3號煤層容易產(chǎn)生剪切變形發(fā)生剪切破壞，形成貫通2號煤層和3號煤層的裂隙。

2）由于3號煤層的瓦斯壓力和瓦斯含量均大于2號煤層，3號煤層的瓦斯會涌入2號煤層。

3）3號煤層由于超前支承壓力作用會產(chǎn)生大量空隙裂隙，產(chǎn)生的瓦斯會使煤體變形[5-6]，流通通道變大，流入2號煤層的瓦斯增多。因此2號煤層瓦斯易超限且難以治理。

2 22611工作面抽采技術(shù)方案

由于2號和3號煤層瓦斯含量均較高，22611工作面抽采技術(shù)方案：本煤層瓦斯抽采技術(shù)方案和3號煤層中的底抽巷瓦斯抽采技術(shù)方案。

2.1 本煤層瓦斯抽采技術(shù)方案

2.1.1 鉆孔施工方法

在工作面正巷停采線以里開始布置，采用密集布孔，沿工作面傾向打順層水平鉆孔進入工作面本煤層中進行瓦斯抽采，如圖1所示。

圖1 22611工作面正巷布置示意圖

2.1.2 鉆孔施工設計

本煤層瓦斯預抽鉆孔均垂直于煤壁施工，切眼側(cè)第一個鉆孔開孔位置距切眼20 m左右。鉆孔采用距巷道底板1.4 m開孔位置布孔。根據(jù)22611工作面煤層傾角以及工作面正、副巷標高的變化，考慮到鉆桿施工過程中存在一定的下沉量，所以鉆孔傾角取3°～17°。由于工作面傾向長225 m，原區(qū)域預抽巷在副巷已施工150 m區(qū)域預抽鉆孔，只正巷施工本煤層鉆孔長度定為180 m。根據(jù)鉆機性能，施工速度與技術(shù)水平、抽放瓦斯量等因素確定鉆孔開孔直徑153 mm、終孔直徑為113 mm、擴孔10 m。鉆孔間距確定為3 m。該工作面可采走向長1 190 m，由于煤層中陷落柱的存在，共設計施工261個鉆孔，合計進尺46 980 m，噸煤鉆孔進尺0.039 5 m/t。

2.2 底抽巷瓦斯抽采技術(shù)方案

2.2.1 底抽巷鉆場施工

如圖2所示，在工作面底抽巷口右側(cè)以里170m處(見煤點)開始布置鉆場，鉆場間距為50 m，鉆場深4 m，寬5 m，鉆場內(nèi)采用扇形布置施工本煤層鉆孔。底抽巷道右側(cè)共布置12個扇形鉆場，圖2中只繪制了第1鉆場和第3專場的鉆孔大致分布情況。底抽巷左側(cè)以里開始布置本煤層順層鉆孔，共布置117個鉆孔，具體鉆孔分布如圖2。

2.2.2 鉆孔施工設計

扇形鉆場施工參數(shù)：鉆場深4 m，寬5 m，每個鉆場施工13個本煤層鉆孔（1、2鉆場有10個鉆孔），鉆孔的方位角、鉆孔間距、傾角、鉆孔長度、及孔徑如表1所示。

圖2 22611工作面底抽巷布置示意圖

表1 扇形鉆孔施工參數(shù)

底抽巷左側(cè)鉆孔布置方法：在底抽巷以里的左幫布置，采用密集平行布孔，沿工煤層傾向打順層水平鉆孔進入本煤層中進行本煤層瓦斯抽采，鉆孔長度為180 m，鉆孔間距為3 m，孔徑為113 mm。

3號煤層底抽巷右側(cè)共設計鉆場12個鉆場156個鉆孔，左側(cè)設計施工117個，共設計施工271個鉆孔，合計進尺20 676+21 060=41 736 m。

3 22611工作面抽采效果分析

通過對比未采用底抽巷的22605相近工作面和采用底抽巷22611工作面瓦斯?jié)舛茸兓统椴陕?，可以分析?2611工作面的抽采效果。抽采率隨時間變化曲線如下頁圖3所示，濃度變化曲線如下頁圖4所示。

由圖3可知，22611工作面最大抽采率為60.9%，最小抽采率為38.3%，平均抽采率為48.6%。22605工作面最大抽采率為45.3%，最小抽采率為15.3%，平均抽采率為27.9%。22611工作面抽采率高于22605工作面抽采率。由圖4可知22605工作面的瓦斯?jié)舛绕毡楦哂?.4%，最高濃度達到0.61%，平均濃度為0.49%。官地礦規(guī)定瓦斯?jié)舛雀哂?.6%報警，高于0.8%斷電，未使用底抽巷時工作面瓦斯?jié)舛染痈卟幌拢?2605工作面90 d內(nèi)出現(xiàn)了2次報警，存在影響生產(chǎn)的隱患。22611工作面瓦斯?jié)舛茸罡邽?.34%，平均瓦斯?jié)舛缺３衷?.26%左右。使用底抽巷后，瓦斯抽采率提高，工作面瓦斯?jié)舛冉档?，保證了礦井的安全生產(chǎn)。

圖3 抽采率隨時間變化曲線

圖4 瓦斯?jié)舛入S時間變化曲線

4 結(jié)論

1）本文分析了結(jié)合22605工作面實際生產(chǎn)情況，分析了22611工作面可能會引起瓦斯?jié)舛瘸薜脑颍捎昧说壮橄锿咚怪卫砑夹g(shù)，并詳細介紹了瓦斯抽采技術(shù)方案，為鄰近礦井瓦斯治理提供借鑒。

2）底抽巷在22611工作面實施后，工作面瓦斯?jié)舛扔?.49%降低至0.26%，瓦斯抽采率27.9%提高到48.6%，取得了良好的效果，保證了礦井的安全生產(chǎn)。