底抽巷瓦斯抽采技術應用及效果分析
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摘 要：本文根據瓦斯涌出量增加機理，對底抽巷瓦斯抽采技術的應用技術與效果進行分析，力求降低瓦斯濃度，提高抽放率與通風能力，使煤層開采獲得更多的安全保障。
關鍵詞：瓦斯抽采；技術應用；應用效果
瓦斯抽采能夠能有效降低礦井風流中的瓦斯量，避免煤與瓦斯突出導致瓦斯事故發生。巷道抽采技術作為瓦斯煤層中行之有效的技術工藝，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力逐漸增加，處于增壓趨勢，煤巖體為壓縮狀態，而在采空區的下端，底板應力為下降趨勢，煤巖體為膨脹狀態。因此在工作面延伸中，煤巖體的推進方向出現壓縮—膨脹—壓實區域，在膨脹區與壓實區的臨界點，巖體應力不斷增加，很容易出現剪切變形情況，甚至剪切破壞；位于膨脹區的巖體也容易出現破裂、斷裂等情況。在煤層開采過程中，煤層底板狀態不斷發生改變，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也發生了變化，從以往承受整個上段地層轉變為單純承受開采地層，使煤層自重力大幅降低，在特定范圍內的煤層也出現變形，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 巷道瓦斯抽采技術的應用
2.1 工程概況
某煤業位于山西省某鄉內，井田東西跨度為5.5km，南北跨度為4km，總范圍為19.8625km2，地質儲量為2.8億噸，可開采的儲量為2.0億噸。該煤業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 技術應用
以3215工作面為例，該處位于三采區的北側，東側的工作面已經開采完畢，3215面沿著2#煤頂板逐漸推進，2#煤層地處煤區的中心，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，穩定性較強，內部結構簡單，含有一層夾矸，煤層中大多處穩定性符合開采標準，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，與現場實際情況相結合，預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，底抽巷設置鉆場，并在鉆場內部進行鉆孔，對4#煤層進行瓦斯預先抽采，在6#煤層中共計掘進700m。
3 巷道瓦斯抽采技術的應用效果
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的距離便設置一個鉆場，每個鉆場中鉆10個孔，為瓦斯預先抽采提供便利。
3.2 抽采應用效果
在未實施底抽巷鉆孔之前，抽采支管的濃度在13%-17%之間，平均抽采標量在2-3m3/min之間；當鉆孔實施后，并與3215面相連接，支管濃度得到顯著提升，濃度范圍達到30%-40%，平均抽采量提高到8.13-8.37m3/min，最高的抽采量可達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 局部瓦斯濃度變化
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，瓦斯濃度也得到降低，下降到0.2%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，采空區與回風巷中瓦斯濃度得到顯著下降，降低到0.5%以下，使工作面的通風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，抽采率與數量也得到明顯的提升，經計算，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先抽采，使開采區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，共計應用1613天的時間完成對上下煤層的預先抽采，通過底抽巷與其他方式相結合，使該工作面中2#煤層參與量的極值達到3.15m3/t，最高殘壓值達到0.27MPa，各個測點中的殘壓值均符合設計標準，最終評判3215面的預抽瓦斯效果符合標準。
4 結語
綜上所述，本文以3215工作面底抽巷抽采技術為例，對抽采技術與效果進行分析，事實證明，通過底抽巷抽采技術，使回采中4#煤層瓦斯涌出量得到有效控制，工作面的安全系數得到顯著提升，生產更加安全可靠。
參考文獻：
[1]程子華.底抽巷水力擴孔預抽卸壓瓦斯防突技術研究與應用[J].中州煤炭，2015（7）：30-32.
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