底板瓦斯抽放巷在小屯煤矿瓦斯治理中的运用
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摘要：为了保障突出煤层煤巷掘进安全，在强突出煤层利用底板瓦斯抽放巷穿层钻孔预抽条带（煤巷）煤层瓦斯区域防突措施，降低煤层瓦斯含量与瓦斯压力，改变煤体应力分布，消除煤层突出危险性，以达到快速掘进的目的。
关键词：底板瓦斯抽放巷 穿层钻孔效果检验
中图分类号：P634.2文献标识码： A 文章编号：
Bottom gas drainage roadways in Xiaotun application of coal mine gas
TIAN Tao1，PENG Mingming2,QIN Ya-lin1
（1.Guizhou Dafang coal industry limited，Dafang 551600,China;
2.School of Mining, GuiZhou University,Guiyang,Guizhou 550003）
Abstract：To protect the safety outburst coal seam roadway excavation, in a strong outburst using the backplane through coal gas drainage roadway in coal seam with outburst coal seam gas in coal roadway area measures, reduce the gas content in coal seam and gas pressure change of stress distribution of coal, elimination of coal seam outburst hazard in order to achieve the objective of fast driving.
Key words：Bottom gas drainage roadway ；Through coal；Effect test
前言
小屯煤矿煤层瓦斯含量高,突出危险性大,直接在开采煤层中采取防突技术措施,很难取得理想的防突效果。为防止严重突出危险地区煤与瓦斯突出的发生,通过施工底板瓦斯抽放巷向采掘区域施工抽采钻孔,采用抽采技术降低煤层瓦斯含量与瓦斯压力，改变煤体应力分布,消除煤层突出危险性，以达到快速掘进的目的[1]。为此,小屯煤矿率先在16中03运输顺槽进行了底板瓦斯抽放巷穿层抽采防突试验。
试验区概况
16中03运输顺槽设计净断面为矩形（宽×高=4.3×2.7m），巷道总长1100米，巷道掘进煤层为二叠系上统龙潭组6中煤，厚度1.5～ 3.0m，平均厚2.41m，煤层厚度稳定，结构简单，属条带状结构，层状构造，煤呈黑灰色，块状及碎块化，以半亮型煤为主。煤层总体走向为87°～176°～254°，倾向为167°～266°～344°，煤层倾角较小，一般0～3°。该掘进顺槽煤层瓦斯压力0.94MPa,瓦斯含量14.6855 m3/t。
为有效地防止煤与瓦斯突出,小屯矿在该运输顺槽煤层底板15 m处布置1条底板瓦斯抽放巷,对16中03运输顺槽 (煤巷)进行穿层预抽。
2 底板瓦斯抽放巷层位的选取
底板瓦斯抽放巷层位的选择，直接影响到煤层的瓦斯治理效果，因此在选择底抽巷层位时，必须考虑煤、岩层的赋存情况，突出危险性情况，顶底板岩性，与突出煤层的距离等综合因素进行分析[2]。
根据煤层赋存、突出危险性情况，选用施工底板瓦斯抽放巷，利用底板瓦斯抽放巷施工穿层钻孔预抽煤巷掘进条带瓦斯措施。从煤层顶底板岩性、煤层瓦斯综合考虑，将底板瓦斯抽放巷选在顶板岩性较好，有利于巷道掘进的层位，经过综合分析将底板瓦斯抽放巷布置在7煤底板砂岩岩层中。距离7煤底板7米，详见下图：
3穿层钻孔技术参数与施工
16中03运顺底抽巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯沿走向以控制顺槽条带为原则，由于本煤层为近水平煤层，钻孔控制范围为16中03运输顺槽两帮至少15m。16中03运顺底抽巷每隔5米施工一个钻场，每一钻场钻孔为扇形布置，每个钻场内布置抽放钻孔8 个，钻孔终孔间距5m。钻孔采用马丽散配合水泥沙浆联合封孔，封孔深度为8m，每个钻场均安装孔板进行抽放浓度和流量考察，最后连接至主管路上进行抽放。
4穿层钻孔预抽效果
16中03运顺底抽巷共计施工钻场175个，累计施工钻孔长度为53314m，累计抽出瓦斯340万m3，在穿层钻孔抽放控制条带内钻孔吨煤瓦斯抽放量为5.4m3/t，瓦斯抽放率为62%。底板抽放巷进行穿层钻孔抽放，封孔段存在于岩石钻孔，受动压和其它因素影响较小，封孔严密，单组瓦斯抽放浓度在30％以上，较本煤层预抽钻孔提高近2 倍。抽放负压保持在20kPa 以上,单组钻孔混量为1.1 m3/min，瓦斯浓度仍然长期稳定在15％以上，起到了显著的抽放效果。
5穿层钻孔区域措施效果检验
在16中03运顺底抽巷进行区域瓦斯治理预抽煤层瓦斯5 个月后，利用测定煤层残存瓦斯含量和瓦斯压力来进行区域措施效果检验。具体措施为：在煤巷条带每间隔30m 布置1 个检验测试点，检验测试点交错布置在下顺槽两帮穿层钻孔见煤点的中间位置，成均匀分布状态，在地质构造复杂区域适当增加检验测试点。16中03运顺底抽巷共计布置33个检验测试点，瓦斯压力全部降至0.74MPa以下，其中残存瓦斯含量小于8m3/t的钻孔达到31个，占94%，明显降低了煤层瓦斯突出危险，效果显著。但在距16中03切眼工作面5米时m、150m处，瓦斯含量超标，分别达到11.33m3/t和12.56m3/t。经研究发现在距16中03切眼工作面5米时m、150m附近发现有地质构造，出现小断层，在断层带附件煤层软分层较厚，瓦斯含量较高。而煤层直接顶为粉砂岩、泥质粉砂岩，对瓦斯有封闭作用，受该地质构造影响，局部瓦斯赋存异常，说明构造对局部瓦斯有很大的影响作用。为了消除煤层突出危险，在瓦斯含量超标位置采取加密钻孔密度，最大钻孔孔径等补充措施，增加煤层透气性，提高钻孔抽放率，消除煤层突出危险。
6试验区试验效果
采取穿层抽采措施后, 16中03运输巷掘进期间,工作面正常瓦斯浓度平均为0.123% ,炮后瓦斯浓度平均为0.234% ,工作面正常瓦斯涌出量为0.62m3 /min,炮后瓦斯没有超限现象,创造了建矿以来单月进尺180米的最高记录，且平均月进尺达到了120 m。对比同一地区的16中01运顺槽掘进数据,其工作面正常瓦斯浓度平均为0.24% ,炮后瓦斯浓度平均为0.421% ,工作面正常瓦斯涌出量为0.232m3/min,炮后瓦斯时有超限现象,平均月进尺仅60 m。可见,穿层抽采取得了明显的防突和瓦斯治理效果。
7结语
小屯煤矿16中03运顺底抽巷穿层抽采技术的应用证明,对于严重突出危险地区采取底抽巷超前预抽煤巷掘进条带的区域措施,是一种安全有效的区域瓦斯治理途径[3]。小屯煤矿采取的底抽巷预抽煤巷掘进条带瓦斯区域措施,对于条件类似的矿井和地区有着重要的借鉴意义。
参考文献
[1] 胡千庭.煤矿瓦斯抽采与瓦斯灾害防治 .中国矿业大学出版社，2010。
[2] 防治煤与瓦斯突出规定.北京：煤炭工业出版社，2009。
[3] 何国艺.矿井瓦斯治理实用技术.煤炭工业出版社，2011。
项目基金：贵州省科技厅国际合作项目(黔科合外G字（2009）700111号)；教育部春晖计划(Z2007-1-52010)；贵州省科技厅工业攻关项目(黔科合GY字（2011）3012号)
作者简介：田 涛，男，1985年9月30日出生，学历：本科，2009年毕业于贵州大学矿业学院安全工程专业，职务：贵州大方煤业有限公司通防部业务主管，工作单位：贵州大方煤业有限公司通防部