突出矿井底抽巷抽采瓦斯效果分析

许亚洲，宫兆民，刘文波

(1.中煤科工集团 沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺 113122；2.煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺 113122)

巷道法预抽临近层及卸压层瓦斯是瓦斯治理有效的区域性措施，能极大提高区域防突措施的可靠性。鉴于各矿井的地质条件各有不同，应根据不同的地质构造及瓦斯赋存，在合理的岩层中,选择合理的位置布置底板抽放巷，在底抽巷里布置抽采钻孔，采用分源法预抽治理瓦斯[1-3]。以贵州嘉龙煤矿11703运输巷底抽巷为研究对象，巷道布置在斜下方岩层，利用上行穿层钻孔抽采掘进区域瓦斯，分析底抽巷的瓦斯抽采和消突效果。

1 工作面概况

贵州嘉龙煤矿设计生产能力为90万t/a，井田面积为5.349 8 km2，矿井现开采17号、19号、20号煤层。11703运输巷布置在一采区北翼17号煤层，南为一号回风大巷，北距一采区边界20 m，左下方为11703运输底抽巷，东为11702运输巷，17号煤层平均厚度2.5 m.经鉴定：17号煤层原始瓦斯含量最大值为14.382 9 m3/t，原始瓦斯压力为0.78～0.92 MPa，瓦斯放散初速度(△P)最大值为29 HHmg，煤样的坚固性系数(f)最小值为0.51，煤的结构破坏类型一般为Ⅱ类，地质构造破坏带为Ⅲ类，具有煤与瓦斯突出危险性。

2 底板抽放巷布置

11703底板抽放巷设计长度950 m，位于17号煤层底板岩层，法线距离11703运输巷15.5 m，设计巷道净宽4 400 mm、净高3 000 mm，断面为13.2 m2，满足行人、排水、打钻需求。巷道掘进完毕后，布置3台4300型履带式液压钻机，向上覆17号煤层施工穿层钻孔，预抽煤层瓦斯，满足巷道掘进和采面回采需求。

3 抽采钻孔布置

根据11703运输巷和底板抽放巷的空间相对位置关系，设计施工上行穿层钻孔，打钻时,采用水排渣方式，排渣较容易，钻孔成孔率较高。17号煤层的有效抽采半径为2.5 m，每组钻孔按照孔底5 m间距布置，每组布置8个钻孔，钻孔终孔点呈5 m×5 m布置，孔径113 mm，终孔位置穿过煤层至顶板0.5 m.具体的钻孔布置见图1.

图1 钻孔布置示意

4 抽采效果分析

4.1 预抽瓦斯情况

在11703运输底抽巷回风道口20 m处,抽采管路上安装1台CGWZ-100(A)管道瓦斯气体综合参数测定仪，用于抽采数据的实时监测。每台在线计量装置处分别安设1个人工测流口，用于日常人员实测抽采管路的抽采数据，并及时与在线计量装置进行对比校对。

根据瓦斯抽采规律，抽采过程中部分抽采量为附近煤层瓦斯运移的量，故统计控制范围内瓦斯抽采量时，考虑瓦斯运移量系数为50%，结合实际情况，本循环控制范围内,瓦斯抽采量为389 572.76 m3.

4.2 抽采钻孔布孔均匀程度评价

在11703运输巷掘进工作面，评价区域内实际施工的瓦斯抽采钻孔数量及钻孔工程量均超过设计要求，并对不符合要求的钻孔进行了补孔，同时瓦斯抽采钻孔开孔距离均未超过设计开孔距离，钻孔覆盖了整个评价范围，抽采钻孔布孔均匀，符合设计要求。

4.3 抽采效果分析

1) 抽采后残余瓦斯含量：

式中：WCY为煤的残余瓦斯含量，m3/t；W0为煤的原始瓦斯含量；取14.382 9 m3/t；Q为评价单元钻孔抽排瓦斯总量；取389 572.76 m3；G为评价单元参与计算煤炭储量，t.

G=煤厚×控制面积×煤的容重

=3.5 m×11 742.33 m2×1.65=42 449.137 5 t

经计算，残余瓦斯含量为：WCY=5.21 m3/t.

2) 抽采后残余瓦斯压力：

式中：WCY为残余瓦斯含量，m3/t；a，b为吸附常数，根据瓦斯参数测定报告，a为36.006，b为1.210 9；PCY为煤层残余相对瓦斯压力，MPa；Pa为标准大气压力，取0.101 325 MPa；Ad为煤的灰分，根据瓦斯参数测定报告，取14.61%;Mad为煤的水分，根据瓦斯参数测定报告，取1.01%;π为煤的孔隙率，根据瓦斯参数测定报告，取9.46 cm3/g;γ为煤的容重(假密度)，取1.65 t/m3.

经计算，残余瓦斯压力为0.225 MPa.

3) 本循环瓦斯抽采率：

η=抽采量/瓦斯总量

式中：抽采量为389 572.76 m3.

瓦斯总量：

W总=G×W0=42 449.137 5 t×14.382 9 m3/t

=610 541.7 m3

经计算，η为63.8%.

4) 区域措施效果检验：在11703运输底抽巷该循环共施工12个区域措施效果检验钻孔，共取12个含量点，钻孔均在评价范围内，符合要求，并实测所有取芯钻孔轨迹。实测抽采后残余瓦斯含量最大值为7.143 5 m3/t，残余瓦斯压力最大值为0.39 MPa，指标满足要求，判断本评价单元抽采效果达标，该区域煤与瓦斯突出危险已经消除。

5 结 语

嘉龙煤矿开采的17号煤层为突出煤层，具有瓦斯压力大、含量高等特点，在距离煤层法向距离15.5 m的底板岩层中布置瓦斯抽放巷，向上施工上行穿层钻孔抽采瓦斯。通过抽放，瓦斯含量和瓦斯压力得到明显降低，确保了11703运输巷的安全掘进。