浅谈单一突出煤层底板巷道位置选择

2018-07-30李超

陕西煤炭 2018年2期

李超

(山西阳煤集团五矿，山西阳泉 045209)

0 引言

随着煤矿开采深度的增加，煤层瓦斯含量逐渐增加，瓦斯防治难度也在加大，尤其是单一突出煤层的掘进作业，防突工作难度更大。文中以曲江煤矿为例，通过选择突出煤层底板巷道位置，有效抽放上部煤巷瓦斯，降低煤层巷道瓦斯含量，实现单一煤层巷道安全快速掘进。

1 矿井情况

曲江煤矿开采煤层为单一煤层，通过对矿井瓦斯含量、瓦斯压力、煤层透气性系数、历年突出次数和突出量分析对比，目前开采煤层属极难抽采的煤层，也无开采保护层的条件，因此在施工过程中一般采取在煤层底板施工巷道，采用钻孔预抽条带煤层瓦斯，实现安全掘进。

2 底板巷道合理位置的选择

2.1 煤层底板巷道

当煤层埋深较大时，采动释放的高应力会破坏围岩结构，使工作面巷道产生严重变形，维护工作的难度加大。在煤层底板布置的巷道要为2个工作面的回采巷道服务，从而给工作面巷道带来多次采掘扰动影响。因此，合理选择底板巷的位置，能够有效地保证工作面巷道围岩的稳定性，同时也对顶部条带煤层的瓦斯进行预抽处理起到积极的作用。煤层底板巷道布置如图1所示。

图1 煤层底板巷道布置图

2.2 应力数值分析

使用FLAC模拟分析技术对底板巷道围岩应力分布特点进行分析。

底板巷道垂直布置：通过对底板巷内待掘进巷下方15 m处的工作面回采底板巷道围岩应力进行对比后发现，工作面回采后，巷道的顶底板的应力在一定的范围内会小于原岩应力，而顶板的应力峰值则出现在巷顶处2 m，底板的应力峰值则出现在9 m处。巷道顶板的应力水平呈现一个峰值变化特征，先是逐步增大至峰值，然后呈急剧下降趋势，最后以波浪形的变化进行分布。巷道底板的水平应力则出现了缓慢增加的趋势，待工作面回采后，其应力值也出现了大幅量的降低。

底板巷道内错布置：底板巷与待掘煤巷内错布置时，二者之间的垂直距离为15 m，平均距离可达到10 m。在这种布置情况下，通过回采前后围岩应力的对比分析，工作面回采必然会使顶板和底板的垂直应力发生不同程度的变化，远离巷顶垂直应力表现出逐渐增大的趋势，水平应力出现降低的趋势，底板的水平应力则会逐渐提升。

底板巷外错布置：对于底板巷与待掘煤巷实行外错布置时，工作面回采后，巷道顶板的垂直应力会随着与巷顶距离的增加而不断增加。相对于回采前其数值会增大，同时会随着远离巷顶的距离而不断增大。巷道底板垂直应力相对于回采前会更小，不论是垂直应力还是水平应力其呈现的差值都表现出先增后减的情况。

2.3 底板巷的合理位置的确定

相对于垂直布置方式，内错和外错的布置方式对煤巷掘进施工过程中对底板巷的岩应力的作用力较小。内错布置方式在回采过程比回采前底板巷的围岩应力呈现出逐渐降低的趋势，回采结束后，工作面将长期处于地岩应力的环境下。此时，如果在底板的破坏带的范围内进行作业，则会出现围岩破碎，顶底板严重变形，对巷道掘进的支护造成破坏，从而影响到整个巷道围岩的稳定性能。外错布置方式在回采结束后，顶板所承受的垂直应力将会增大，从而使其帮部应力的峰值范围不断地扩大，使整个巷道处于较大的应力作用下，使巷道围岩出现变形，进而增大对巷道维护的难度。

底板巷的位置正处于煤巷下方时，工作面回采后增压区域以及卸压区域之间的区域应力较小，因此巷道围岩的应力则会处于一个相对稳定的环境，有利于巷道长期稳定，因此通过对比分析，最合理的底板巷布置方式应当为“工作面煤巷正下方”的区域。

在进行底板巷道的施工过程中，其围岩的应力会因作用力的变化而重新分布，顶底板围岩会出现卸压区，而巷道两边的围岩则会出现应力的集中。在卸压区会逐渐使煤层的渗透率增加，提升煤层的透气性，能够有效地提升瓦斯的解吸度，抽放效果较好。底板巷上的煤层应力也会因工作面的采掘而形成不同的卸压，对突出煤层采掘过程中的突发情况采取措施时，应当考虑将位置设置在距离煤层的法向具体为7 m处。鉴于煤层自身的复杂性，为了防止底板巷进行穿层钻孔时出现突发情况，因此底板巷距离煤层的最小距离应该不小于8 m。

通过对上述不同情况的分析，得出将底板巷的合理位置应当是位于煤巷的正下方，且法向距离应当在8～15 m的范围内。