近距離煤層群開采上保護(hù)層被保護(hù)層卸壓瓦斯治理實(shí)踐

李 麗講師 陳志平高級(jí)工程師 張以晨教授 焦雯淼

(1.長(zhǎng)春工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130021；2.鐵法煤業(yè)集團(tuán) 大興煤礦，遼寧 調(diào)兵山 112700)

0 引言

煤層瓦斯是與煤共生并存儲(chǔ)于煤巖中的，在地層開挖和煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，它會(huì)以多種形式涌入采掘空間。瓦斯具有燃燒性、爆炸性和窒息性，一旦發(fā)生事故，不僅可能引發(fā)地質(zhì)動(dòng)力災(zāi)害，還可能造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，因此，瓦斯的存在嚴(yán)重制約著煤炭工業(yè)高效安全發(fā)展；同時(shí)它亦是一種清潔燃料，有效的利用可以改善能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)。協(xié)調(diào)好煤炭開采與瓦斯資源抽采利用關(guān)系，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有十分重大的戰(zhàn)略意義。

在開采具有突出危險(xiǎn)的煤層群時(shí)，開采保護(hù)層、抽采卸壓瓦斯是當(dāng)前防治煤與瓦斯突出的首選區(qū)域防突措施。撒占友等基于Poyting Thomson模型構(gòu)建煤巖體蠕變動(dòng)力學(xué)模型，借助Comsol Multiphysics 5.2軟件對(duì)下伏煤層膨脹變形及卸壓分布規(guī)律進(jìn)行仿真模擬，并提出上保護(hù)層的開采有助于下伏煤層瓦斯卸壓通道的形成，有利于下伏煤層瓦斯的抽采；楊博利用近距離突出煤層群開采上保護(hù)層解放下保護(hù)層實(shí)踐基于綜合瓦斯治理方法，并分析防控工作面上隅角瓦斯治理的關(guān)鍵技術(shù)；張挺哲研究表明開采上保護(hù)層抽采下部煤層瓦斯在治理保護(hù)層工作面上隅角瓦斯?jié)舛瘸薜耐瑫r(shí)，可進(jìn)一步減少下部煤層內(nèi)的瓦斯含量和瓦斯突出危險(xiǎn)性；申晉豪等通過(guò)對(duì)上保護(hù)層開采時(shí)瓦斯來(lái)源以及瓦斯運(yùn)移分析提出降低保護(hù)層瓦斯超限的方法，并進(jìn)行不同層間距對(duì)被保護(hù)層和保護(hù)層抽采鉆孔布置時(shí)機(jī)的影響分析和解決方法研究；胡俊峰等通過(guò)上保護(hù)層開采時(shí)沿空留巷施工下向穿層鉆孔抽采被保護(hù)層卸壓瓦斯，達(dá)到進(jìn)一步擴(kuò)大瓦斯抽采的保護(hù)范圍目的。綜上所述，前人著重研究卸壓瓦斯涌入開采層采空區(qū)的影響及其治理措施，很少涉及卸壓瓦斯的時(shí)空運(yùn)移規(guī)律與工作面推進(jìn)關(guān)聯(lián)的研究。

本文基于工程實(shí)踐，提出開采保護(hù)層作為區(qū)域防突措施的關(guān)鍵在于被保護(hù)層卸壓瓦斯抽采最大化，即通過(guò)不同抽采方法的組合實(shí)現(xiàn)卸壓瓦斯抽采做到盡可能抽采。保護(hù)層工作面上隅角瓦斯有效治理關(guān)系到本層開采的直接安全與效率，底板瓦斯道作為卸壓瓦斯抽采的主要措施施工地點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全環(huán)境條件的創(chuàng)建也是十分必要的，并要協(xié)同考慮瓦斯涌出與圍巖蠕變的時(shí)空關(guān)聯(lián)性。

1 工程概況

遼寧某礦屬煤與瓦斯突出礦井，從建井至今共發(fā)生10次煤與瓦斯突出。北二采區(qū)分上、下2個(gè)煤組進(jìn)行開采，上煤組已大部分回采完畢，下煤組主要開采12、13、14-1煤層，煤層開采順序由上而下。采用集中下山聯(lián)合布置的準(zhǔn)備形式，共布置3條下山，分別為集中皮帶道(巖)、12層軌道中巷(煤)、北二12層回風(fēng)中巷(巖)。由于F44號(hào)斷層西側(cè)與井田邊界之間布置有大量水平壓裂孔和立壓裂孔，壓裂影響范圍之內(nèi)暫時(shí)不能布置回采工作面；并且F44號(hào)斷層貫穿整個(gè)采區(qū)中部，其兩側(cè)地質(zhì)構(gòu)造及火成巖分布情況復(fù)雜，對(duì)采區(qū)工作面的總體布置影響較大。因此，礦井對(duì)北二采區(qū)設(shè)計(jì)在首先探明F44斷層及其兩側(cè)的地質(zhì)及火成巖的分布情況下，將靠近F44斷層的北二1203工作面作為首采工作面。

北二1203工作面位于北二采區(qū)中部，可采走向長(zhǎng)1 688m、傾向?qū)?50m，沿走向在工作面中部設(shè)一條底板瓦斯道，設(shè)計(jì)層位距離14-1煤層底板12m，用于施工穿層鉆孔抽采煤層組瓦斯。工作面巷道布置，如圖1。

圖1 北二1203綜采工作面布置示意圖Fig.1 Schematic diagram of layout of 1203 fully mechanized mining face

本工作面為北二采區(qū)下煤組首個(gè)上保護(hù)層開采工作面，四周未采動(dòng)。工作面東側(cè)為F15-1和FN2-3號(hào)斷層；西側(cè)為F44號(hào)斷層；南側(cè)為主副井工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱；北側(cè)為F15號(hào)邊界斷層。上鄰10-2煤層，不可采，平均煤厚為0.43m，與12煤層平均間距59.37m；12煤層上部小范圍內(nèi)發(fā)育有12-1煤層，煤厚1.09m，與12煤層間距為0.85m；工作面下鄰13煤層，未采動(dòng)，平均煤厚為2.66m，與12煤層間距平均為12.88m。12煤層的工業(yè)牌號(hào)為氣煤。煤層厚度在3.02～5.13m之間，平均為4.12m。

本工作面煤巖形態(tài)總體為單斜構(gòu)造，斷層構(gòu)造發(fā)育復(fù)雜，火成巖構(gòu)造以不規(guī)則巖墻形式小規(guī)模火成巖體侵入開采層。

綜上，所采的下煤組各煤層鑒定結(jié)果均具有突出危險(xiǎn)性，優(yōu)先選取開采上保護(hù)層、抽采被保護(hù)層卸壓瓦斯的總體區(qū)域防突方案。通過(guò)綜合抽采開采層采空區(qū)瓦斯有效控制上隅角瓦斯超限，為保護(hù)層開采工作面創(chuàng)造安全保障條件；在被保護(hù)層的卸壓瓦斯抽采上，充分利用采動(dòng)壓的增透效應(yīng)，利用穿層鉆孔抽采實(shí)現(xiàn)被保護(hù)層瓦斯抽采最大化；實(shí)踐觀測(cè)分析得出卸壓瓦斯涌出的時(shí)空演化關(guān)系；并研究底板瓦斯道組作為施工穿層鉆孔空間環(huán)境的安全保障方法。

2 瓦斯涌出分析

2.1 工作面瓦斯涌出分析

北二1203工作面為北二采區(qū)首采工作面，開采區(qū)域?yàn)橥怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)。瓦斯涌出來(lái)源主要有開采層瓦斯涌出和鄰近層卸壓瓦斯涌出。回采期間的瓦斯治理采用風(fēng)排和抽采的方式，工作面主要采用底板瓦斯道施工穿層抽采卸壓煤層瓦斯、鉆孔抽采采空區(qū)卸壓瓦斯、順層鉆孔抽采本煤層瓦斯、工作面上隅角埋管等抽采方法。工作面瓦斯抽采量與總涌出量隨工作面推進(jìn)時(shí)間變化情況，如圖2。

圖2 工作面瓦斯涌出量隨推進(jìn)時(shí)間變化曲線Fig.2 Variation curve of gas emission from working face with propulsion time

由圖2可以看出，工作面開采前，平均絕對(duì)瓦斯涌出量為5.66m/min，隨著工作面開始向前推進(jìn)，風(fēng)排瓦斯涌出量增大到14.50m/min，此時(shí)的瓦斯涌出量可以認(rèn)為是本煤層瓦斯涌出量；當(dāng)回采推進(jìn)到45m左右時(shí)，工作面頂板初次來(lái)壓，下鄰近層卸壓瓦斯涌出明顯增大，工作面總瓦斯涌出量，此后抽采瓦斯量急劇增大；隨著工作面繼續(xù)推進(jìn)，瓦斯涌出量呈起伏變化，平均絕對(duì)瓦斯涌出量為50.41m/min，平均抽采瓦斯量為42.51m/min，鄰近煤層瓦斯涌出量占總瓦斯涌出量的70%以上。

2.2 卸壓瓦斯涌出分析

工作面開采后，頂?shù)装鍑鷰r發(fā)生移動(dòng)，下鄰近層的卸壓瓦斯將解吸運(yùn)移涌入采掘空間。通過(guò)對(duì)本工作面正?；夭善陂g開采層斜交鉆孔和底板瓦斯道穿層鉆孔抽采瓦斯量的連續(xù)統(tǒng)計(jì)，繪制工作面卸壓瓦斯抽采隨推進(jìn)時(shí)間變化曲線，如圖3?？梢钥闯鲋苯訉?duì)被保護(hù)層進(jìn)行瓦斯抽采的穩(wěn)定性要高于卸壓瓦斯涌入開采層再抽采。

圖3 工作面卸壓瓦斯抽采隨推進(jìn)時(shí)間變化曲線Fig.3 Variation curve of pressure relief gas drainage with propulsion time in working face

隨著工作面的逐步推進(jìn)，工作面上下鄰近層圍巖發(fā)生運(yùn)移而導(dǎo)致煤體卸壓，底板瓦斯道穿層鉆孔抽采瓦斯純量也逐漸增大。從工作面推進(jìn)74m開始到239m，平均抽采純瓦斯量為15.26m/min。底板瓦斯道平均抽采瓦斯量占絕對(duì)瓦斯涌出量的29.9%，占總抽采量的34.9%。

由圖4中斜交鉆孔抽采本層采空區(qū)瓦斯和底板瓦斯道穿層鉆孔抽采下鄰近層瓦斯流量變化可以看出，二者之間表現(xiàn)出共軛趨勢(shì)。結(jié)合圖2和圖3，分析表明下鄰近層瓦斯在工作面開采后滯后于工作面涌入本層采空區(qū)，通過(guò)穿層鉆孔抽采卸壓瓦斯是有效控制下鄰近層瓦斯涌入開采層的措施。

采煤工作面剛推進(jìn)至底板瓦斯道上方時(shí)，巷道內(nèi)風(fēng)流平均瓦斯?jié)舛然緵](méi)有變化；隨著工作面推進(jìn)，底板瓦斯道逐漸進(jìn)入采空區(qū)下方并伴著風(fēng)流平均瓦斯?jié)舛染徛仙?；?dāng)?shù)装逋咚沟肋M(jìn)入采空區(qū)走向深度達(dá)到50～60m時(shí)，回風(fēng)流瓦斯快速由0.5%增大到0.8%以上，如圖4(a)。此時(shí)已經(jīng)開始對(duì)鉆孔施工產(chǎn)生影響(設(shè)置回風(fēng)0.8%斷電)，這表明下鄰近層瓦斯在采動(dòng)壓作用下已經(jīng)顯現(xiàn)出卸壓作用。

圖4 底板瓦斯道瓦斯涌出壓力及風(fēng)流瓦斯?jié)舛茸兓€Fig.4 Variation curve of gas emission pressure and air currentgas concentration of the floor gas roadway

為考察工作面下鄰近層瓦斯分帶，采取穿層鉆孔瓦斯涌出壓力作為指標(biāo)參數(shù)，即在底板瓦斯道超前工作面推進(jìn)方向預(yù)先施工穿層鉆孔，觀測(cè)煤層相對(duì)底板瓦斯道的壓差變化來(lái)判斷，如圖4(b)?？梢钥闯?，在工作面前方2m開始底板瓦斯道觀測(cè)的壓力值已經(jīng)出現(xiàn)降低趨勢(shì)；當(dāng)?shù)装逋咚沟肋M(jìn)入采空區(qū)深度達(dá)到17m左右時(shí)，觀測(cè)壓差變化急劇，說(shuō)明瓦斯涌出最活躍；當(dāng)進(jìn)入采空區(qū)深度達(dá)到50m以上時(shí)，瓦斯涌出已經(jīng)開始緩慢衰減。

3 保護(hù)層開采卸壓瓦斯解吸運(yùn)移規(guī)律分析

在煤層開采后必將引起采場(chǎng)圍巖應(yīng)力的重新分布，引起頂、底板煤巖層的破壞和移動(dòng)，從而使得運(yùn)動(dòng)的煤巖層裂隙發(fā)育、煤巖中的瓦斯大量解吸運(yùn)移流向開采中的采場(chǎng)。在開采的同時(shí)采用瓦斯抽采技術(shù)方法抽采鄰近煤巖的卸壓瓦斯，可使得鄰近煤層應(yīng)力—應(yīng)變狀態(tài)和瓦斯賦存狀態(tài)都發(fā)生不可逆的變化。

根據(jù)煤層群賦存特點(diǎn)和圍巖破壞規(guī)律優(yōu)先開采上保護(hù)層之后，卸載圍壓后的底板有效作用范圍內(nèi)的煤巖層產(chǎn)生移動(dòng)導(dǎo)致應(yīng)力場(chǎng)的重新分布和裂隙場(chǎng)發(fā)育改造，被保護(hù)范圍內(nèi)的煤巖體滲透性顯著增大、煤層瓦斯大量解吸并沿著發(fā)育的裂隙通道運(yùn)移，為卸壓瓦斯提供抽采和流動(dòng)條件。此時(shí)，對(duì)被保護(hù)層卸壓瓦斯及時(shí)抽采可以有效控制被保護(hù)層卸壓瓦斯向保護(hù)層采場(chǎng)的涌入、保障保護(hù)層工作面的安全和能效、消除被保護(hù)層的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)并釋放產(chǎn)能。

下鄰近的被保護(hù)目標(biāo)煤層受開采影響，會(huì)在時(shí)間和空間的相對(duì)關(guān)系上表現(xiàn)出分區(qū)現(xiàn)象，如圖5。

圖5 上保護(hù)層開采底板巖層采動(dòng)影響示意圖Fig.5 Schematic diagram of the influence of mining in upper protection layer mining floor rock layer

隨著保護(hù)層工作面回采的推進(jìn)，工作面正下方的煤巖層首先會(huì)形成應(yīng)力集中區(qū)和卸壓區(qū)；應(yīng)力集中區(qū)前方未受采動(dòng)影響，區(qū)域的煤層及瓦斯賦存處于原始狀態(tài)，為原巖應(yīng)力區(qū)；隨著采空區(qū)范圍的擴(kuò)大和時(shí)間的推移，卸壓區(qū)后部在應(yīng)力作用下逐漸形成應(yīng)力再次平衡。應(yīng)力集中區(qū)為沿工作面推進(jìn)方向一定范圍內(nèi)因采煤活動(dòng)的擾動(dòng)造成的應(yīng)力增大區(qū)域，該區(qū)內(nèi)的煤層受集中應(yīng)力壓縮發(fā)生彈性形變。卸壓區(qū)為相對(duì)工作面位置前方的塑性變形區(qū)及采空區(qū)下部巖層破壞區(qū)，該區(qū)域裂隙發(fā)育、煤層透氣性劇增，煤層瓦斯大量解吸并運(yùn)移，為主要的卸壓瓦斯涌出活躍區(qū)。應(yīng)力恢復(fù)區(qū)在深部采空區(qū)下方，煤巖破壞蠕變后受采動(dòng)影響逐漸減小而逐漸壓實(shí)直至再次達(dá)到應(yīng)力平衡，采動(dòng)裂隙隨時(shí)間變化逐漸閉合，該區(qū)內(nèi)瓦斯涌出減小呈現(xiàn)衰竭狀態(tài)。

煤是一種多孔介質(zhì)，煤巖形成的骨架、骨架孔隙和裂隙中賦存瓦斯氣體。煤巖體滲透率受應(yīng)力作用，根據(jù)Kozeny-Carman方程可以計(jì)算滲透率隨著孔隙率的變化關(guān)系：

(1)

式中：

k

φ

S

煤巖受壓破壞后，其孔隙裂隙將增加、滲透性增大，這對(duì)瓦斯的解吸—運(yùn)移提供良好條件。煤巖體受壓變形破壞過(guò)程中將引起滲透性的變化，如圖6。

圖6 煤巖體全應(yīng)力應(yīng)變對(duì)滲透性影響的變化對(duì)照?qǐng)DFig.6 Comparison diagram of permeability influence by changes ofcoal and rock mass total stress and strain

結(jié)合工作面走向被保護(hù)層采動(dòng)應(yīng)力分區(qū)特征及其煤巖體應(yīng)力—應(yīng)變特性，根據(jù)實(shí)際觀測(cè)瓦斯涌出形態(tài)表現(xiàn)出卸壓瓦斯涌出狀態(tài)具有明顯的分帶特征。

通過(guò)對(duì)底板瓦斯道對(duì)應(yīng)工作面前后風(fēng)流平均瓦斯?jié)舛鹊挠^測(cè)，繪制底板瓦斯道風(fēng)流瓦斯?jié)舛扰c工作面位置關(guān)系，如圖7?？梢钥闯?，在工作面前方25m以外瓦斯?jié)舛炔辉僭鲩L(zhǎng)，可以認(rèn)為此為超前應(yīng)力邊界；在深入采空區(qū)約15m至工作面前方25m范圍，瓦斯?jié)舛茸兓^小，此區(qū)間可以認(rèn)為瓦斯涌出處于過(guò)渡狀態(tài)；在過(guò)渡段向采空區(qū)推進(jìn)35m，瓦斯?jié)舛燃眲≡龈?；在此深入則瓦斯?jié)舛茸兓徛＿@與鉆孔相對(duì)壓差的結(jié)果基本一致，劃分瓦斯4帶范圍為：瓦斯初始帶(>25m)、瓦斯涌出過(guò)渡帶(25～-15m)、瓦斯涌出活躍帶(-15～-50m)、瓦斯涌出衰減帶(<-50m)。

圖7 底板瓦斯道瓦斯分布與工作面位置關(guān)系對(duì)照?qǐng)DFig.7 Comparison diagram of relationship between floor gas roadway distribution and working face position

4 卸壓瓦斯抽采技術(shù)

鑒于卸壓瓦斯涌出特征，采取斜交鉆孔抽采開采層采空區(qū)內(nèi)卸壓瓦斯、底板瓦斯道穿層鉆孔抽采下鄰近卸壓瓦斯為主，回風(fēng)順槽側(cè)采空區(qū)埋管和上隅角明管為輔的綜合抽采措施。為保證最大化抽采瓦斯效果和綜合利用抽采的瓦斯，設(shè)置高、低濃度瓦斯抽采2套系統(tǒng)。在實(shí)踐中，通過(guò)底板瓦斯道強(qiáng)化對(duì)下鄰近層卸壓瓦斯的抽采，有效控制瓦斯涌入開采空間，但底板瓦斯道的瓦斯治理必須重視風(fēng)流瓦斯?jié)舛鹊目刂啤?/p>

4.1 斜交鉆孔抽采

在回風(fēng)順槽每隔30m 1個(gè)鉆場(chǎng)，布置6-8個(gè)鉆孔，鉆孔成扇形分布，終孔點(diǎn)在采空區(qū)裂隙帶內(nèi)高低交錯(cuò)。鉆孔走向控制長(zhǎng)度為2.5倍鉆場(chǎng)間距，傾斜方向控制1/3工作面長(zhǎng)度。全液壓鉆機(jī)施工，無(wú)芯鉆進(jìn)，水力排渣，鉆頭直徑為94mm。終孔后，孔口段下封孔套管(φ75mm)長(zhǎng)度6～9m、抽采段下護(hù)壁割縫產(chǎn)氣套管(φ50mm)，產(chǎn)氣套管長(zhǎng)度根據(jù)巖性確定，其長(zhǎng)度為過(guò)復(fù)合層進(jìn)入砂巖2m。封孔采用兩堵一注帶壓封孔工藝。

4.2 底板瓦斯道穿層鉆孔抽采

在底板瓦斯道，利用全液壓鉆機(jī)占道后退式施工穿透14-1、13煤層鉆孔對(duì)鄰近被保護(hù)層瓦斯進(jìn)行抽采。開孔點(diǎn)在巷道頂板、成組布置、扇形布孔，終孔點(diǎn)在平面上形成網(wǎng)格化，間距15m。無(wú)芯鉆進(jìn)，水力排渣，鉆頭直徑為94mm。終孔后，孔口段下封孔套管(φ50mm)長(zhǎng)度12～18m。封孔采用兩堵一注帶壓封孔工藝。

4.3 采空區(qū)埋管抽采

超前采煤工作面沿回風(fēng)順槽巷道幫敷設(shè)直徑300mm鐵管，每隔20m設(shè)置1個(gè)三通，三通設(shè)置旁通和直通隔斷閥門，旁通接立庭管至巷道頂板，末端加盲板、割花眼，防止頂板掉落堵塞管道。埋管隨工作面推進(jìn)延接，并與回風(fēng)順槽抽采分支管路對(duì)接。當(dāng)埋管進(jìn)入采空區(qū)5m后，開啟旁通隔斷閥門、關(guān)閉直通隔斷閥門進(jìn)行抽采。

4.4 上隅角明管抽采

在回風(fēng)順槽超前支護(hù)外抽采分支管接引直徑150mm抗靜電軟膠管至后三角點(diǎn)，管路末端懸掛在上隅角頂板抽采漏風(fēng)會(huì)攜帶采空區(qū)卸壓瓦斯。為保證抽采效果，要根據(jù)采煤機(jī)運(yùn)行位置、頂板活動(dòng)情況，調(diào)整管口位置。在端頭支架與巷道幫砌筑封堵墻或遮擋幛布，將采空區(qū)與開采空間相對(duì)隔離開，最優(yōu)化控制瓦斯涌出。

4.5 瓦斯抽采系統(tǒng)

工作面回采前，分別建設(shè)完成回風(fēng)順槽及底板瓦斯道抽采系統(tǒng)?；仫L(fēng)順槽高低濃度分支管全部為DN300管路、底板瓦斯道設(shè)置高濃度分支管為DN300管路接引于采區(qū)高低濃度抽采干管(DN600管路)，利用地面永久抽采系統(tǒng)抽采。地面永久瓦斯泵站設(shè)置高濃度、中小流量水環(huán)式真空泵和低濃度、大流量水環(huán)式真空泵，并備用同等能力抽采設(shè)備。

當(dāng)工作面回采至底板瓦斯道后，隨著瓦斯涌出量的增加，對(duì)底板瓦斯道增設(shè)低濃度瓦斯臨時(shí)抽采系統(tǒng)。即重新鋪設(shè)一條瓦斯管道(DN200管路)與設(shè)置在底板瓦斯道口的水環(huán)式真空泵對(duì)接，將抽采的低濃度瓦斯直接排放到采區(qū)專用回風(fēng)道。

4.6 底板瓦斯道瓦斯超限預(yù)防措施

有研究表明，在正常巷道通風(fēng)時(shí)有源瓦斯的涌出造成的頂板瓦斯層流取決于巷道空氣流動(dòng)的狀況和流動(dòng)速度。

根據(jù)頂板有源瓦斯涌出擴(kuò)散特性，通過(guò)加大通風(fēng)量，從而提高巷道平均風(fēng)速是有效快速稀釋瓦斯的手段和消除巷道頂板瓦斯層流的有效措施。圖8是根據(jù)實(shí)測(cè)風(fēng)流和平均風(fēng)流瓦斯?jié)舛壤L制的關(guān)系曲線，可以看出，加大風(fēng)量是有效的措施；根據(jù)本工作面情況，風(fēng)速應(yīng)不低于1.1m/s。

圖8 不同風(fēng)速下巷道風(fēng)流平均瓦斯?jié)舛汝P(guān)系曲線Fig.8 Relation curve of average gas concentrationin roadway airflow under different wind speed

針對(duì)底板瓦斯道瓦斯涌出來(lái)源，結(jié)合井下實(shí)際條件，實(shí)施如下措施：加強(qiáng)通風(fēng)，在回采初期，底板瓦斯道采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)，回采至底板瓦斯道后將掘進(jìn)的下一區(qū)段底板瓦斯道與其貫通，由局部通風(fēng)壓入式改為全負(fù)壓通風(fēng)，增加底板瓦斯道的風(fēng)量；施工頂板短鉆孔抽采和控制下鄰近層瓦斯沿裂隙涌入底板瓦斯道；超前加強(qiáng)頂板支護(hù)，控制采動(dòng)裂隙發(fā)育演化；增設(shè)臨時(shí)瓦斯抽采泵站，根據(jù)抽采濃度分離高低濃鉆孔抽采，增加底板瓦斯道抽放高濃度卸壓瓦斯能力。

4.7 實(shí)施效果分析

通過(guò)采取綜合抽采措施，工作面平均瓦斯抽采率達(dá)到80%以上，為上保護(hù)層安全回采作業(yè)奠定安全基礎(chǔ)。卸壓瓦斯抽采有效地將被保護(hù)層殘余瓦斯含量降低到6m/t以下，為提升礦井后期接續(xù)產(chǎn)能提供保障。根據(jù)圍巖蠕變和瓦斯解吸運(yùn)移的時(shí)空演化關(guān)系，底板瓦斯道的風(fēng)流瓦斯?jié)舛缺仨殢?qiáng)化通風(fēng)進(jìn)行稀釋，必要時(shí)采取短鉆孔控制涌出是防治瓦斯超限的關(guān)鍵手段。U型通風(fēng)的保護(hù)層工作面通過(guò)采空區(qū)埋管和明管抽采漏風(fēng)源的瓦斯能夠保證上隅角瓦斯不超限。

5 結(jié)論

(1)開采上保護(hù)層作為近距離煤層群區(qū)域防突措施實(shí)踐時(shí)，實(shí)測(cè)到下鄰近層卸壓瓦斯涌出量占總瓦斯涌出量的70%以上，并且底板煤巖系隨工作面推進(jìn)呈現(xiàn)出時(shí)空滯后的蠕變特征，鄰近層卸壓瓦斯涌出按其對(duì)應(yīng)工作面位置的活躍程度表現(xiàn)為“四帶”：瓦斯初始帶(>25m)、瓦斯涌出過(guò)渡帶(25～-15m)、瓦斯涌出活躍帶(-15～-50m)、瓦斯涌出衰減帶(<-50m)。

(2)實(shí)踐表明，卸壓瓦斯依靠開采層采取施工鉆孔或巷道的抽采措施，對(duì)于上隅角瓦斯涌出控制不穩(wěn)定、不可靠。而通過(guò)立體網(wǎng)格化實(shí)施底板瓦斯道+穿層鉆孔的措施，直接抽采被保護(hù)卸壓的下鄰近層更能降低被保護(hù)層殘余瓦斯含量，實(shí)現(xiàn)卸壓瓦斯抽采最大化。結(jié)合卸壓瓦斯的“四帶”時(shí)空演化規(guī)律，保持被保護(hù)層的直接抽采強(qiáng)度是有效減緩采場(chǎng)上隅角瓦斯治理壓力的有力措施。強(qiáng)化底板瓦斯道通風(fēng)和利用短鉆孔控制卸壓瓦斯涌入是保障穿層鉆孔施工作業(yè)空間安全的保障措施。

(3)開采保護(hù)層是有效的、經(jīng)濟(jì)的區(qū)域防突措施，對(duì)被保護(hù)層的卸壓瓦斯抽采效果不僅直接影響保護(hù)層的安全開采，而且在開采被保護(hù)層時(shí)也是釋放產(chǎn)能的重要措施。綜合抽采技術(shù)治理立體空間瓦斯是近距離煤層組開采上保護(hù)層的有效保障，應(yīng)做好源頭瓦斯抽采最大化為關(guān)鍵、開采層采空區(qū)瓦斯抽采為輔助、涌出匯聚點(diǎn)抽采為控制保障的三級(jí)管控體系。