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，能夠增加開采強度，解決以往回采中無法解決的瓦斯大量噴涌等問題，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 煤層開采瓦斯涌出量增加機理

　　在煤層群開采過程中，隨著工作面的不斷推進，沿著煤層底板方向的應(yīng)力逐漸增加，處于增壓趨勢，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，煤巖體為膨脹狀態(tài)。因此在工作面延伸中，煤巖體的推進方向出現(xiàn)壓縮—膨脹—壓實區(qū)域，在膨脹區(qū)與壓實區(qū)的臨界點，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。在煤層開采過程中，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，與之相鄰的承壓狀態(tài)也發(fā)生了變化，從以往承受整個上段地層轉(zhuǎn)變?yōu)閱渭兂惺荛_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，瓦斯涌出量的計算公式為：

　　式中，q代表的是開采工作面瓦斯涌出量，單位為m3/t；m0代表的是開采厚度；mi代表第i個煤層厚度，單位m；Xi代表第i個煤層瓦斯含量，單位m3/t；Ki代表第i個煤層瓦斯排放率；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)儲量為2.8億噸，可開采的儲量為2.0億噸。該煤業(yè)將煤礦分為兩個水平開采，即+760m與+680m，目前主要針對+760m中的2#煤層進行開采。礦井屬于高瓦斯礦井，相對涌出量為55.10m3/min，二氧化碳涌出量為4.94m3/t，煤塵具有較強的爆炸危險性，2#煤層易燃等級為Ⅱ級，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)開采完畢，3215面沿著2#煤頂板逐漸推進，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，大多屬于中厚級別，穩(wěn)定性較強，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，含有一層夾矸，煤層中大多處穩(wěn)定性符合開采標(biāo)準(zhǔn)，煤層傾角在2-10°之間；煤層的斜面長度為190m，可采儲量為0.859Mt，與現(xiàn)場實際情況相結(jié)合，預(yù)測該煤層中瓦斯涌出量為40.3m3/min。在3215工作面開采中，沿著與之相鄰的6#煤層掘進，底抽巷設(shè)置鉆場，并在鉆場內(nèi)部進行鉆孔，對4#煤層進行瓦斯預(yù)先抽采，在6#煤層中共計掘進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700m，將瓦斯抽采處設(shè)置在3215工作面的前端，在初期開采時，沒有遇到底抽巷，隨著深度的不斷增加，逐漸深入到底抽巷層中，在6#煤層中每測量出60m的距離便設(shè)置一個鉆場，每個鉆場中鉆10個孔，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；對單孔濃度進行計算，得出濃度值為70%-80%，可見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保障。通過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，還對3215面的下方煤層中瓦斯進行預(yù)先抽采，使開采區(qū)的總瓦斯涌出量也得到了有效的控制。

　　3.4 抽采效果評估

　　在3215工作面瓦斯抽采中，共計應(yīng)用1613天的時間完成對上下煤層的預(yù)先抽采，通過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，各個測點中的殘壓值均符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，最終評判3215面的預(yù)抽瓦斯效果符合標(biāo)準(zhǔn)。

　　4 結(jié)語

　　綜上所述，本文以3215工作面底抽巷抽采技術(shù)為例，對抽采技術(shù)與效果進行分析，事實證明，通過底抽巷抽采技術(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。