突出煤層煤巷上下幫卸壓消突規(guī)律研究

孫孌孌 王中華

（1.重慶能源工業(yè)技師學院，重慶 400037；2.瓦斯災害監(jiān)控與應急技術國家重點實驗室，重慶 400037；3.中煤科工集團重慶研究院有限公司，重慶 400037）

煤與瓦斯突出災害嚴重制約著煤礦的安全生產[1-2]。目前，煤巷突出防治的區(qū)域措施主要有保護層開采[3-4]和預抽煤層瓦斯[5-6]。曲江煤礦煤巷兩側預抽效果采用殘余瓦斯含量檢驗，針對突出煤層煤巷上下幫較小范圍內卸壓消突規(guī)律缺乏精細化研究。

1 試驗區(qū)概況

試驗地點為江西曲江煤礦706 工作面，該工作面走向長度210 m，傾斜長度136 m。根據(jù)已掘進巷道揭露情況，地質構造較復雜，斷層發(fā)育。煤層結構單一簡單，煤厚2.6～3.0 m，平均厚度2.8 m。煤層以粉狀為主，塊狀次之，內生節(jié)理發(fā)育，局部有夾矸及煤層變薄現(xiàn)象。

考察地點在706 順槽34#～52#抽采鉆孔之間。706 順槽上幫考察鉆孔施工時，34#～42#抽采鉆孔之間煤層已采用1.5 m 抽采半徑抽采了73 d，43#～52#抽采鉆孔之間煤層已采用1.0 m 抽采半徑抽采了74 d，抽采鉆孔孔深為70.5～72 m。706 順槽下幫考察鉆孔施工時，34#～40#抽采鉆孔之間煤層已采用2 m抽采半徑抽采了61 d，41#～52#抽采鉆孔之間煤層已采用1.0 m 抽采半徑抽采了40 d，抽采鉆孔孔深為32～43.2 m。

2 考察方案

2.1 考察鉆孔設計

考察地點在706 順槽34#～52#抽采鉆孔之間，上幫、下幫各布置6 個鉆孔，共施工12 個考察鉆孔（如圖1）。考察鉆孔直徑75 mm，鉆孔方位角垂直煤壁，鉆孔坡度+12°，鉆孔深度30 m。

圖1 考察鉆孔布置示意圖（m）

2.2 考察參數(shù)及要求

每個考察鉆孔每鉆進1 m 測試該段內全部鉆屑量S，每鉆進2 m 測試一次鉆屑解吸指標K1，并測試不同位置的殘余瓦斯含量W。706 順槽上幫、下幫每個鉆孔均測試4 個位置（1#、4#鉆孔測試孔深10 m、14 m、20 m、30 m 處，2#、5#鉆孔測試孔深6 m、14 m、17 m、30 m 處，3#、6#鉆孔測試孔深10 m、17 m、20 m、30 m 處）。鉆屑瓦斯解吸指標臨界值K1=0.5 mL/g·min1/2，鉆屑量臨界值S=6 kg/m，殘余瓦斯含量臨界值W=8 m3/t。

3 煤巷兩側卸壓消突規(guī)律

3.1 殘余瓦斯含量考察結果分析

（1）706 順槽上幫

706 順槽上幫實測原始瓦斯含量11.746 m3/t，706 順槽上幫距離煤壁30 m 深度范圍內實測B4 煤層殘余瓦斯含量為3.277 8～5.381 2 m3/t，計算得出瓦斯含量下降率為54.19%～70.78%。殘余瓦斯含量隨著距離巷道煤壁深度的增大而逐漸增大。取每個鉆孔的瓦斯含量下降率最小值進行擬合，可得B4煤層瓦斯含量下降率V距706 順槽上幫煤壁深度L的關系：V=-0.759 8e-0.011L（0 m ≤L≤30 m）。

（2）706 順槽下幫

706 順槽下幫實測原始瓦斯含量11.746 m3/t，706 順槽下幫距離煤壁30 m 深度范圍內實測B4 煤層殘余瓦斯含量為4.073 9～4.363 2 m3/t，計算得出瓦斯含量下降率為62.85%～69.93%。殘余瓦斯含量隨著距離巷道煤壁深度的增大而逐漸增大。取每個鉆孔的瓦斯含量下降率最小值進行擬合，可得B4煤層瓦斯含量下降率V距706 順槽下幫煤壁深度L的關系：V=-0.729 1e-0.005L（0 m ≤L≤30 m）。

3.2 鉆屑量考察結果分析

（1）706 順槽上幫

每個鉆孔每施工1 m 測試一次鉆屑量S值（鉆孔直徑75 mm），706 順槽上幫1#～6#考察鉆孔鉆屑量變化曲線如圖2。由圖2 可知，B4 煤層706 順槽上幫6 個測試鉆孔實測的每米鉆屑量S值為1.2～16.1 kg/m，鉆屑量隨著距鉆孔深度的增加而逐漸增大，但均小于臨界值18 kg/m。

圖2 706 順槽上幫鉆屑量變化曲線

（2）706 順槽下幫

每個鉆孔每施工1 m 測試一次鉆屑量S值（鉆孔直徑75 mm），706 順槽下幫1#～6#考察鉆孔鉆屑量變化曲線如圖3。由圖3 可知，B4 煤層706 順槽下幫6 個測試鉆孔實測的每米鉆屑量S值為2.0～15.8 kg/m，鉆屑量隨著距鉆孔深度的增加而逐漸增大，但均小于臨界值18 kg/m。

圖3 706 順槽下幫鉆屑量變化曲線

3.3 鉆屑解析指標考察結果分析

（1）706 順槽上幫

每個鉆孔每施工2 m 測試一次瓦斯解析指標K1值，706 順槽上幫1#～6#考察鉆孔鉆屑解吸指標的變化曲線如圖4。由圖4 可知，706 順槽下幫6 個測試鉆孔實測的鉆屑解吸指標K1值為0.01～0.50 mL/g·min1/2，最大值在孔深30 m 處，表明鉆孔30 m 以淺區(qū)域的鉆屑解吸指標K1值小于臨界值0.50 mL/g·min1/2。

圖4 706 順槽上幫鉆屑解吸指標變化曲線

（2） 706 順槽下幫

每個鉆孔每施工2 m 測試一次瓦斯解析指標K1值，706 順槽下幫1#～6#考察鉆孔鉆屑解吸指標的變化曲線如圖5。由圖5 可知，B4 煤層706 順槽下幫的6 個測試鉆孔實測的鉆屑解吸指標K1值為0.01～0.44 mL/g·min1/2，表明鉆孔30 m 以淺區(qū)域的鉆屑解吸指標K1值小于臨界值0.50 mL/g·min1/2。

圖5 706 順槽下幫鉆屑解吸指標變化曲線

4 結論

（1）706 順槽上幫實測的每米鉆屑量S值為1.2～16.1 kg/m，均小于臨界值18 kg/m；實測的鉆屑解吸指標K1值為0.01～0.50 mL/g·min1/2，在孔深30 m 處達到臨界值0.50 mL/g·min1/2。實測殘余瓦斯含量比原始煤層瓦斯含量下降了54.19%～70.78%，瓦斯含量下降率V距706 順槽上幫煤壁深度L的關系式為：V=-0.759 8e-0.011L（0 m ≤L≤30 m）。

（2）706 順槽下幫實測的每米鉆屑量S值為2.0～15.8 kg/m，均小于臨界值18 kg/m；實測的 鉆 屑 解 吸 指 標K1值 為0.01～0.44 mL/g·min1/2。實測殘余瓦斯含量比原始煤層瓦斯含量下降了62.85%～70.78%，瓦斯含量下降率V距706 順槽下幫煤壁深度L的關系式為：V=-0.729 1e-0.005L（0 m ≤L≤30 m）。