新義礦業(yè)底板抽放巷優(yōu)化布置研究

[摘 要]新義礦業(yè)為煤與瓦斯突出礦井且不具備開采保護層進行區(qū)域瓦斯治理的條件，為了合理確定底板抽放巷與煤層間的垂距、平距及布置方式，運用理論分析得出新義礦業(yè)12020軌道順槽底板抽放巷為內(nèi)錯、垂距為8-10m、平距為6m的布置方式；并詳細介紹了新義礦業(yè)底抽巷運用“瓦斯抽放+水力沖孔”治理瓦斯的方法。對于條件類似礦井的瓦斯治理具有借鑒及指導意義。

[關(guān)鍵詞]突出煤層；底板抽放巷；層位；瓦斯治理；數(shù)值模擬

中圖分類號：TD713.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）29-354-01

1 概述

新義礦業(yè)為煤與瓦斯突出礦井，根據(jù)2009年開始實施的《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的有關(guān)要求，針對礦井的實際開采情況，提出“區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補充”和“不掘突出頭、不采突出面”的理念，強調(diào)突出煤層必須采取區(qū)域綜合防突措施，加大對瓦斯突出的治理力度，并達到規(guī)定標準后方可進行作業(yè)。由于礦井井田范圍內(nèi)只有二1煤層可采，所以，不具備開采保護層實現(xiàn)區(qū)域消突的條件，只能采取布置底板抽放巷，利用穿層鉆孔對煤層瓦斯進行預抽進行消突。所以，合理選著底板抽放巷的層位對保證瓦斯抽放效果及降低巷道維修費用具有重要的意義。

2 礦井地質(zhì)概況

新義公司井田屬新安煤田，一水平標高-305m、埋深達到700m，井田內(nèi)可采煤層僅有山西組的二1煤，其它煤層均不可采。二1煤層厚度變化大，具有短距離內(nèi)急劇變化的特點，煤層厚度0～15.47m，平均4.81m，煤層平均傾角5°，煤體極其松軟、硬度系數(shù)f值平均僅0.2，屬大采深三軟煤層。煤層偽頂為泥巖和炭質(zhì)泥巖，厚度0-1.3m，局部發(fā)育；直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度2-6m，不穩(wěn)定，老頂為細砂巖或中砂巖，厚度≥6m；直接底為粉砂巖，厚度6-10m；老底為硅質(zhì)泥巖，平均厚度2.5m，硬度系數(shù)f>10。礦井煤層絕對瓦斯涌出量為21.71m3/min，相對瓦斯涌出量9.38m3/t，為煤與瓦斯突出礦井，二1煤塵有爆炸危險性，屬不易自燃煤層。

3 底抽巷布位置選擇

3.1 底抽巷位置選擇的理論依據(jù)

一、層位及垂距的選擇

根據(jù)12020工作面實際地質(zhì)情況，在煤層底板存在一層比較穩(wěn)定的粉砂巖，厚度平均約為8m，老底為硅質(zhì)泥巖，硬度大，不易布置底抽巷，所以，考慮到巖層層位、與煤層安全距離及巷道掘進的難易程度，將底抽巷布置在粉砂巖層中，與煤層底板保持6-10m的安全距離。

二、內(nèi)外錯布置選擇

由于工作面北部為井田邊界，而且底板抽放巷內(nèi)錯布置時，當工作面采過后，底抽巷處于采空區(qū)下方，巷道始終處于卸壓狀態(tài)，利于底抽巷的維護。所以，將底抽巷布置選擇為內(nèi)錯布置，

三、底抽巷平距的選擇

實踐表明，煤層透氣性系數(shù)、鉆孔抽采負壓、鉆孔密度等因素與煤層預抽瓦斯的效果密切相關(guān)，只是影響程度有所不同。經(jīng)過采動過后的煤層，煤層的滲透系數(shù)急劇增加，煤層瓦斯?jié)B流速度增大，瓦斯涌出量也隨之增加。因此，在選擇底抽巷水平距離時，要充分考慮到底抽巷對欲掘進煤巷位置極其附近的卸壓作用，卸壓越充分越有利于瓦斯抽放及煤巷的安全快速掘進。

3.2 底抽巷的布置形式

12020工作面軌道順槽底抽巷設計長度627m，布置在二1煤層底板的粉砂巖中，與軌道順槽呈內(nèi)錯布置，錯距（中—中）6m，掘進過程中巷道頂板距二1煤層底板保持8-10m的安全巖柱，設計長度579.3m，如圖1為12020工作面軌道順槽底抽巷的實際布置情況。其主要作用是通過穿層鉆孔預抽軌道順槽條帶煤層瓦斯，保證12020軌道順槽安全掘進。軌道順槽底板巷每隔30m布置1個鉆場，在鉆場內(nèi)布置鉆孔，進行沖孔并連管預抽皮帶順槽瓦斯。

4 底抽巷防突設計及其應用

12020軌道順槽區(qū)域防突措施采用穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯+水力沖孔卸壓增透區(qū)域防突措施，具體設計如下：

1、鉆孔控制范圍：控制巷道兩幫各15m，總控制寬度36m，兩鉆場間距為30m，鉆孔控制交叉距為5m，控制長度為35m。則措施孔控制范圍為36×35m。

2、孔底間排距及鉆孔數(shù)量：根據(jù)水力沖孔經(jīng)驗，鉆孔水力沖孔后近3天的有效影響半徑在6m—8m之間。因此，在軌道順槽兩幫15m范圍內(nèi)，采用間距6m的網(wǎng)格式?jīng)_孔+抽放鉆孔（鉆孔間距為終孔點間距）。根據(jù)底板巷掘進進度，穿層鉆孔施工設計方式分兩種，具體如下：

（1）有鉆場的巷道段鉆孔布置：每個鉆場內(nèi)布置7排、6列，共42個孔，孔徑133mm，具體施工見圖4所示。

（2）沒有鉆場的巷道段鉆孔布置：在正巷每6m布置1列鉆孔，每列7個鉆孔。

通過從底板抽放巷穿層鉆孔瓦斯抽放量及12020工作面軌道順槽掘進過程中煤體殘余瓦斯含量及瓦斯涌出量三個方面檢驗抽放效果。一、通過現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)分析，鉆場中鉆孔控制交叉距為5m，抽放時間為兩個月，共抽放瓦斯量為21.3×104m3，抽放率達到50%，效果較好；二、通過對軌道順槽掘進期間煤壁前方殘余瓦斯含量進行測定（共測15個循環(huán)，每個循環(huán)的進尺為30m），所測15次殘余瓦斯含量的平均結(jié)果為6.5m3.t-1；三、掘進過程中，順槽掘進頭的瓦斯?jié)舛葹?.5%，通過以上數(shù)據(jù)表明，新義礦業(yè)12020工作面軌道順槽進行底板抽放巷穿層鉆孔抽放瓦斯的效果比較理想，有效的保證了巷道快速、安全掘進。

5 結(jié)論

一、根據(jù)新義礦業(yè)的實際瓦斯地質(zhì)條件，運用理論分析對底抽巷在新義礦業(yè)的布置進行了詳細分析，得出新義礦業(yè)12020軌道順槽底抽巷為內(nèi)錯、垂距為8-10m、平距為6m的布置方式。

二、新義礦業(yè)采取“瓦斯抽放+水力沖孔”的工程方法，取得了良好的抽放效果，對于條件類似礦井的瓦斯治理具有借鑒及指導意義。

作者簡介

趙漢青（1984-），男，河南新鄉(xiāng)人，工程師，現(xiàn)新義礦業(yè)有限公司生產(chǎn)科從事技術(shù)管理工作。