底抽巷瓦斯抽采技术应用及效果分析

瓦斯抽采能够能有效降低矿井风流中的瓦斯量，避免煤与瓦斯突出导致瓦斯事故发生。巷道抽采技术作为瓦斯煤层中行之有效的技术工艺，能够增加开采强度，解决以往回采中无法解决的瓦斯大量喷涌等问题，使抽放量和抽采率得到显著提升，在底抽巷抽采工程中获得十分理想的应用效果。

　　1 煤层开采瓦斯涌出量增加机理

　　在煤层群开采过程中，随着工作面的不断推进，沿着煤层底板方向的应力逐渐增加，处于增压趋势，煤岩体为压缩状态，而在采空区的下端，底板应力为下降趋势，煤岩体为膨胀状态。因此在工作面延伸中，煤岩体的推进方向出现压缩—膨胀—压实区域，在膨胀区与压实区的临界点，岩体应力不断增加，很容易出现剪切变形情况，甚至剪切破坏；位于膨胀区的岩体也容易出现破裂、断裂等情况。在煤层开采过程中，煤层底板状态不断发生改变，周围岩层也受到不同程度的感染，形成裂隙带。与此同时，与之相邻的承压状态也发生了变化，从以往承受整个上段地层转变为单纯承受开采地层，使煤层自重力大幅降低，在特定范围内的煤层也出现变形，逐渐形成煤层卸压带。在卸压带与裂隙带的影响下，煤层中的通风情况受到影响，透气性显著提升，使下段煤层中瓦斯吸解动态平衡被打破，并为下段煤层中瓦斯向上涌出提供便捷通道，瓦斯涌出量的计算公式为：

　　式中，q代表的是开采工作面瓦斯涌出量，单位为m3/t；m0代表的是开采厚度；mi代表第i个煤层厚度，单位m；Xi代表第i个煤层瓦斯含量，单位m3/t；Ki代表第i个煤层瓦斯排放率；Xic代表煤层残存瓦斯含量，单位m3/t。

　　2 巷道瓦斯抽采技术的应用

　　2.1 工程概况

　　某煤业位于山西省某乡内，井田东西跨度为5.5km，南北跨度为4km，总范围为19.8625km2，地质储量为2.8亿吨，可开采的储量为2.0亿吨。该煤业将煤矿分为两个水平开采，即+760m与+680m，目前主要针对+760m中的2#煤层进行开采。矿井属于高瓦斯矿井，相对涌出量为55.10m3/min，二氧化碳涌出量为4.94m3/t，煤尘具有较强的爆炸危险性，2#煤层易燃等级为Ⅱ级，水文类型为中等，一般情况下用水量为20m3/h，最高用水量为30m3/h[1]。

　　2.2 技术应用

　　以3215工作面为例，该处位于三采区的北侧，东侧的工作面已经开采完毕，3215面沿着2#煤顶板逐渐推进，2#煤层地处煤区的中心，与4#煤层之间相距3m，煤层厚度在1.7-2.3m之间，大多属于中厚级别，稳定性较强，内部结构简单，含有一层夹矸，煤层中大多处稳定性符合开采标准，煤层倾角在2-10°之间；煤层的斜面长度为190m，可采储量为0.859Mt，与现场实际情况相结合，预测该煤层中瓦斯涌出量为40.3m3/min。在3215工作面开采中，沿着与之相邻的6#煤层掘进，底抽巷设置钻场，并在钻场内部进行钻孔，对4#煤层进行瓦斯预先抽采，在6#煤层中共计掘进700m。

　　3 巷道瓦斯抽采技术的应用效果

　　3.1 底抽巷抽采

　　沿着6#煤层掘进700m，将瓦斯抽采处设置在3215工作面的前端，在初期开采时，没有遇到底抽巷，随着深度的不断增加，逐渐深入到底抽巷层中，在6#煤层中每测量出60m的距离便设置一个钻场，每个钻场中钻10个孔，为瓦斯预先抽采提供便利。

　　3.2 抽采应用效果

　　在未实施底抽巷钻孔之前，抽采支管的浓度在13%-17%之间，平均抽采标量在2-3m3/min之间；当钻孔实施后，并与3215面相连接，支管浓度得到显著提升，浓度范圍达到30%-40%，平均抽采量提高到8.13-8.37m3/min，最高的抽采量可达9.36m3/min；对单孔浓度进行计算，得出浓度值为70%-80%，可见钻孔衔接效果十分明显[2]。

　　3.3 局部瓦斯浓度变化

　　在3215工作面与底抽巷连接后，相邻煤层中瓦斯的涌出量得到有效控制，且底板气泡情况几乎不存在，瓦斯浓度也得到降低，下降到0.2%左右，在4#煤层中原本存在的瓦斯喷涌情况也得到彻底改善。在3215工作面中，采空区与回风巷中瓦斯浓度得到显著下降，降低到0.5%以下，使工作面的通风情况与安全程度得到切实保障。通过采用穿层钻孔的方式，使3215面下方煤层中的瓦斯得到有效拦截，抽采率与数量也得到明显的提升，经计算，在衔接完毕后，瓦斯抽采量提高到16m3/min左右，抽采率提升到66%。在钻孔的同时，还对3215面的下方煤层中瓦斯进行预先抽采，使开采区的总瓦斯涌出量也得到了有效的控制。

　　3.4 抽采效果评估

　　在3215工作面瓦斯抽采中，共计应用1613天的时间完成对上下煤层的预先抽采，通过底抽巷与其他方式相结合，使该工作面中2#煤层参与量的极值达到3.15m3/t，最高残压值达到0.27MPa，各个测点中的残压值均符合设计标准，最终评判3215面的预抽瓦斯效果符合标准。

　　4 结语

　　综上所述，本文以3215工作面底抽巷抽采技术为例，对抽采技术与效果进行分析，事实证明，通过底抽巷抽采技术，使回采中4#煤层瓦斯涌出量得到有效控制，工作面的安全系数得到显著提升，生产更加安全可靠。