專用底板瓦斯抽采巷預抽區域煤層瓦斯防突技術解析

（山西晉柳能源有限公司 山西 033000）

煤礦瓦斯突出事件的發生，會造成安全事故，引起人員死亡，這會對煤礦開采帶來較為嚴重的安全事故，這也就使瓦斯治理作業成為了煤礦開采作業順利進行的阻止者。煤礦開采過程中，需要依據具體情況，采取合理措施對瓦斯突發進行預防，進而更好的完成煤礦開采。

1.煤礦概況

某煤礦開采的作業面地面標高在+1118m～+1389m，工作面標高+915m～948m，進行煤礦開采時，掘進作業面整體起伏相對較為平緩，該工作的整體設計傾向長為1168m，能夠進行開采的長度為948m，走向長為145m，整個作業面的整體存儲量約為0.62Mt。開采的煤層的整體厚度約為1.25m～5.84m，整體平均厚度約為2.82m，煤層相對較為穩定。從煤礦開采的整體情況來看，無法確定抽采瓦斯量，依據相鄰礦井的具體實測資料，對該礦井進行開采，因此，該礦井屬于可以抽采煤層。

2.設計專用底板瓦斯抽采巷穿層鉆孔

(1)專用底板瓦斯抽采巷具體情況

首采作業面在先煤巷外側和煤巷外側分別布置了專用底板瓦斯，設計傾向長為1180m，走向長度為163m。掘進方式采取為高巷綜掘，在煤礦開采期間，具體支護采取的方式為錨網+錨索方式，整個巷道斷面的尺寸為4.2m×3.5m。兩條專用底板瓦斯抽采巷主要布置在5煤～10煤間，上距4煤距離約為12.8m位置處，頂板出位6煤標志層，直接頂為約1.8m厚的菱鐵質砂巖。在進行煤礦開采期間，加大瓦斯區域治理抽采，進而可以具有足夠的鉆孔工程量和預抽時間，在瓦斯突出時，利用掘進專用底板瓦斯抽采巷時，每隔4.8m巷道頂板和底板處各自布置一個抽采鉆場，進而確保煤礦開采現場能夠滿足煤礦開采時的打鉆需求，頂板鉆場上巷鉆孔對5煤瓦斯進行預抽，底板鉆場下向鉆孔預抽10煤瓦斯。

(2)布置及設計采鉆孔

①布置采鉆孔原則

針對煤礦開采過程中各項鉆孔，要將鉆孔均勻布置在預抽區域內，對于設置的鉆孔應當穿過煤層，遇到頂底板作為標準；而對于作業開展過程中的鉆孔終孔之間的間據來說，應當以實測結果有效抽采半徑作為基礎，完成相應設計工作；設計孔徑在條件允許情況下，直徑應盡量大，從而使抽采瓦斯濃度能夠得到進一步提高；對于孔徑的密封要深而密，進而使最終抽采整體效果能夠得到進一步提高，滿足應用需求[1]。

②設計采鉆孔

A.每組鉆場設計需要布置2排，一共布置了14個鉆孔，排間據距離為2.2m，鉆孔間煤點之間的距離為4.1m，每一排設置了4個鉆孔，所有鉆孔在布置上采取扇形方式分布。

B.頂板5煤鉆孔布置了4個鉆孔，鉆孔見煤點距為14.8m，底板10煤穿層鉆每組布置4個鉆孔，鉆孔見煤點距14.8m，鉆孔直徑主要集中在93mm-112mm之間[2]。

通過區域預抽方式，能夠對煤體區進行卸壓，而且在該期間，可以對瓦斯進行抽采，實現對潛能的合理釋放[3]。通過一段時間預抽煤層瓦斯，能大幅度降低瓦斯壓力，進而讓瓦斯含量能夠降低到發生突顯危險臨界值以下，而且會引起地應力降低、地煤層變形、瓦斯壓力逐漸減小、煤層透氣性加大等多種變化，最終達到對指定區域的消突和防突的最終目的。

3.做好區域瓦斯抽放效果的合理措施

表1 不同鉆孔直徑鉆孔抽采瓦斯情況

(1)選擇機械設備

瓦斯抽采過程中會應用到許多的機械設備，而鉆機是其中最重要的一項設備，鉆機設備的性能會對區域瓦斯抽放效果造成直接影響，在專用底板瓦斯抽采巷鉆施工期間，采用的全液鉆機，在全液鉆壓機選擇時，要考慮生產全液鉆機的生產廠家，一般要選擇資質好、信譽好的生產廠家。對于施工過程中深孔鉆車要全面考慮其在作業過程中的具體鉆進能力，一般來說采用的深孔鉆車的鉆進能力要達到100m-300m。對于作業期間上述的鉆機，為了確保運輸、安裝、應用方便，要采取分體式組裝，而且各項設備整體結構必須緊湊，采用的鉆機在運行時要盡量保持穩定，減少故障發生，以免對煤礦開采進度和開采質量造成不良影響[4]。

(2)選擇鉆孔直徑

近幾年的大量研究結果表明，采用大直徑鉆孔，能夠從源頭上使瓦斯抽采量得到提高，進行鉆孔作業時，為了確保施工質量，以及整體施工作業的順利進行，要嚴格遵循“大直徑、深抽采”原則[5]。鉆孔抽出瓦斯量的具體大小會受到多項因素影響，其中最為重要的影響因素就是煤層透氣性，以及鉆孔直徑。從以往的研究結果來看，瓦斯的涌出量會隨著鉆孔內煤壁暴露的面積增大而變大。在實際問題分析過程中，為了可以實現對不同鉆孔徑瓦斯抽采效果，在2號鉆用底板瓦斯抽采巷A號、B號、C號鉆場開展試驗，具體試驗結果如表1所示。

通過表1的數據可以發現，隨著鉆孔直徑的加大，瓦斯抽采量也會變大，因此，在條件允許的情況下，要可以適當加大鉆孔直徑。過去一段時間，受施工技術以及觀念等各項因素影響，施工鉆層鉆孔直徑只有75mm，具體施工期間采用的鉆孔直徑較小，孔壁形成的裂隙較小，這會導致瓦斯抽采效果較差，流量較低，鉆孔濃度不高。而針對這一現象，要適當加大鉆孔直徑，通過這種方式，使瓦斯抽采效果不足問題能夠得到彌補，提高瓦斯抽采效果[6]。

(3)分離裝置的應用

此處采用的分離裝置主要用于對氣、水、渣各種物質進行分離。鉆孔處產生大量積水容易導致抽采管路發生堵塞，這種堵塞情況的發生，會導致孔口負壓地無負壓現象，這會對瓦斯抽采效果造成一定影響。鉆孔抽采期間會產生大量水、瓦斯，以及少量的煤巖粉，針對這一突出問題，通過對該項問題進行全面分析、探討、比擬、分析，最終研制出一種適合應用分離氣、水、渣物質的分離裝置[7]。通過對該裝置的應用，可以將密度相對較小的瓦斯從上部抽采系統抽走，而密度較大的粉巖和水都會通過自動方式沉淀到下部，利用箱體下部的排渣孔將水和渣全部都排出，通過對這種分離裝置的應用，能夠使抽發鉆場、管路處產生大量積水問題得到解決，進而確保抽采效果能夠達到預期標準。

4.結語

煤礦開采過程中經常會出現嚴重突出煤層，專用底板瓦斯抽采巷內實施防突與直接煤層中實施防突措施相比，前者應用更見可靠、安全、合理。這主要是因為采用專用底板瓦斯抽采巷會具有一定巖石厚度，將其作為一個安全屏障，在鉆孔作業期間，及時出現了噴孔，也不會破壞巖石屏障，不會發生突出事故。