底抽巷瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用及效果分析

瓦斯抽采能夠能有效降低礦井風(fēng)流中的瓦斯量，避免煤與瓦斯突出導(dǎo)致瓦斯事故發(fā)生。巷道抽采技術(shù)作為瓦斯煤層中行之有效的技術(shù)工藝，能夠增加開(kāi)采強(qiáng)度，解決以往回采中無(wú)法解決的瓦斯大量噴涌等問(wèn)題，使抽放量和抽采率得到顯著提升，在底抽巷抽采工程中獲得十分理想的應(yīng)用效果。

　　1 煤層開(kāi)采瓦斯涌出量增加機(jī)理

　　在煤層群開(kāi)采過(guò)程中，隨著工作面的不斷推進(jìn)，沿著煤層底板方向的應(yīng)力逐漸增加，處于增壓趨勢(shì)，煤巖體為壓縮狀態(tài)，而在采空區(qū)的下端，底板應(yīng)力為下降趨勢(shì)，煤巖體為膨脹狀態(tài)。因此在工作面延伸中，煤巖體的推進(jìn)方向出現(xiàn)壓縮—膨脹—壓實(shí)區(qū)域，在膨脹區(qū)與壓實(shí)區(qū)的臨界點(diǎn)，巖體應(yīng)力不斷增加，很容易出現(xiàn)剪切變形情況，甚至剪切破壞；位于膨脹區(qū)的巖體也容易出現(xiàn)破裂、斷裂等情況。在煤層開(kāi)采過(guò)程中，煤層底板狀態(tài)不斷發(fā)生改變，周圍巖層也受到不同程度的感染，形成裂隙帶。與此同時(shí)，與之相鄰的承壓狀態(tài)也發(fā)生了變化，從以往承受整個(gè)上段地層轉(zhuǎn)變?yōu)閱渭兂惺荛_(kāi)采地層，使煤層自重力大幅降低，在特定范圍內(nèi)的煤層也出現(xiàn)變形，逐漸形成煤層卸壓帶。在卸壓帶與裂隙帶的影響下，煤層中的通風(fēng)情況受到影響，透氣性顯著提升，使下段煤層中瓦斯吸解動(dòng)態(tài)平衡被打破，并為下段煤層中瓦斯向上涌出提供便捷通道，瓦斯涌出量的計(jì)算公式為：

　　式中，q代表的是開(kāi)采工作面瓦斯涌出量，單位為m3/t；m0代表的是開(kāi)采厚度；mi代表第i個(gè)煤層厚度，單位m；Xi代表第i個(gè)煤層瓦斯含量，單位m3/t；Ki代表第i個(gè)煤層瓦斯排放率；Xic代表煤層殘存瓦斯含量，單位m3/t。

　　2 巷道瓦斯抽采技術(shù)的應(yīng)用

　　2.1 工程概況

　　某煤業(yè)位于山西省某鄉(xiāng)內(nèi)，井田東西跨度為5.5km，南北跨度為4km，總范圍為19.8625km2，地質(zhì)儲(chǔ)量為2.8億噸，可開(kāi)采的儲(chǔ)量為2.0億噸。該煤業(yè)將煤礦分為兩個(gè)水平開(kāi)采，即+760m與+680m，目前主要針對(duì)+760m中的2#煤層進(jìn)行開(kāi)采。礦井屬于高瓦斯礦井，相對(duì)涌出量為55.10m3/min，二氧化碳涌出量為4.94m3/t，煤塵具有較強(qiáng)的爆炸危險(xiǎn)性，2#煤層易燃等級(jí)為Ⅱ級(jí)，水文類型為中等，一般情況下用水量為20m3/h，最高用水量為30m3/h[1]。

　　2.2 技術(shù)應(yīng)用

　　以3215工作面為例，該處位于三采區(qū)的北側(cè)，東側(cè)的工作面已經(jīng)開(kāi)采完畢，3215面沿著2#煤頂板逐漸推進(jìn)，2#煤層地處煤區(qū)的中心，與4#煤層之間相距3m，煤層厚度在1.7-2.3m之間，大多屬于中厚級(jí)別，穩(wěn)定性較強(qiáng)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，含有一層夾矸，煤層中大多處穩(wěn)定性符合開(kāi)采標(biāo)準(zhǔn)，煤層傾角在2-10°之間；煤層的斜面長(zhǎng)度為190m，可采儲(chǔ)量為0.859Mt，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相結(jié)合，預(yù)測(cè)該煤層中瓦斯涌出量為40.3m3/min。在3215工作面開(kāi)采中，沿著與之相鄰的6#煤層掘進(jìn)，底抽巷設(shè)置鉆場(chǎng)，并在鉆場(chǎng)內(nèi)部進(jìn)行鉆孔，對(duì)4#煤層進(jìn)行瓦斯預(yù)先抽采，在6#煤層中共計(jì)掘進(jìn)700m。

　　3 巷道瓦斯抽采技術(shù)的應(yīng)用效果

　　3.1 底抽巷抽采

　　沿著6#煤層掘進(jìn)700m，將瓦斯抽采處設(shè)置在3215工作面的前端，在初期開(kāi)采時(shí)，沒(méi)有遇到底抽巷，隨著深度的不斷增加，逐漸深入到底抽巷層中，在6#煤層中每測(cè)量出60m的距離便設(shè)置一個(gè)鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)中鉆10個(gè)孔，為瓦斯預(yù)先抽采提供便利。

　　3.2 抽采應(yīng)用效果

　　在未實(shí)施底抽巷鉆孔之前，抽采支管的濃度在13%-17%之間，平均抽采標(biāo)量在2-3m3/min之間；當(dāng)鉆孔實(shí)施后，并與3215面相連接，支管濃度得到顯著提升，濃度范圍達(dá)到30%-40%，平均抽采量提高到8.13-8.37m3/min，最高的抽采量可達(dá)9.36m3/min；對(duì)單孔濃度進(jìn)行計(jì)算，得出濃度值為70%-80%，可見(jiàn)鉆孔銜接效果十分明顯[2]。

　　3.3 局部瓦斯?jié)舛茸兓?/p>

　　在3215工作面與底抽巷連接后，相鄰煤層中瓦斯的涌出量得到有效控制，且底板氣泡情況幾乎不存在，瓦斯?jié)舛纫驳玫浇档?，下降?.2%左右，在4#煤層中原本存在的瓦斯噴涌情況也得到徹底改善。在3215工作面中，采空區(qū)與回風(fēng)巷中瓦斯?jié)舛鹊玫斤@著下降，降低到0.5%以下，使工作面的通風(fēng)情況與安全程度得到切實(shí)保障。通過(guò)采用穿層鉆孔的方式，使3215面下方煤層中的瓦斯得到有效攔截，抽采率與數(shù)量也得到明顯的提升，經(jīng)計(jì)算，在銜接完畢后，瓦斯抽采量提高到16m3/min左右，抽采率提升到66%。在鉆孔的同時(shí)，還對(duì)3215面的下方煤層中瓦斯進(jìn)行預(yù)先抽采，使開(kāi)采區(qū)的總瓦斯涌出量也得到了有效的控制。

　　3.4 抽采效果評(píng)估

　　在3215工作面瓦斯抽采中，共計(jì)應(yīng)用1613天的時(shí)間完成對(duì)上下煤層的預(yù)先抽采，通過(guò)底抽巷與其他方式相結(jié)合，使該工作面中2#煤層參與量的極值達(dá)到3.15m3/t，最高殘壓值達(dá)到0.27MPa，各個(gè)測(cè)點(diǎn)中的殘壓值均符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，最終評(píng)判3215面的預(yù)抽瓦斯效果符合標(biāo)準(zhǔn)。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，本文以3215工作面底抽巷抽采技術(shù)為例，對(duì)抽采技術(shù)與效果進(jìn)行分析，事實(shí)證明，通過(guò)底抽巷抽采技術(shù)，使回采中4#煤層瓦斯涌出量得到有效控制，工作面的安全系數(shù)得到顯著提升，生產(chǎn)更加安全可靠。