专用底板瓦斯抽采巷预抽区域煤层瓦斯防突技术解析

（山西晋柳能源有限公司 山西 033000）

煤矿瓦斯突出事件的发生，会造成安全事故，引起人员死亡，这会对煤矿开采带来较为严重的安全事故，这也就使瓦斯治理作业成为了煤矿开采作业顺利进行的阻止者。煤矿开采过程中，需要依据具体情况，采取合理措施对瓦斯突发进行预防，进而更好的完成煤矿开采。

1.煤矿概况

某煤矿开采的作业面地面标高在+1118m～+1389m，工作面标高+915m～948m，进行煤矿开采时，掘进作业面整体起伏相对较为平缓，该工作的整体设计倾向长为1168m，能够进行开采的长度为948m，走向长为145m，整个作业面的整体存储量约为0.62Mt。开采的煤层的整体厚度约为1.25m～5.84m，整体平均厚度约为2.82m，煤层相对较为稳定。从煤矿开采的整体情况来看，无法确定抽采瓦斯量，依据相邻矿井的具体实测资料，对该矿井进行开采，因此，该矿井属于可以抽采煤层。

2.设计专用底板瓦斯抽采巷穿层钻孔

(1)专用底板瓦斯抽采巷具体情况

首采作业面在先煤巷外侧和煤巷外侧分别布置了专用底板瓦斯，设计倾向长为1180m，走向长度为163m。掘进方式采取为高巷综掘，在煤矿开采期间，具体支护采取的方式为锚网+锚索方式，整个巷道断面的尺寸为4.2m×3.5m。两条专用底板瓦斯抽采巷主要布置在5煤～10煤间，上距4煤距离约为12.8m位置处，顶板出位6煤标志层，直接顶为约1.8m厚的菱铁质砂岩。在进行煤矿开采期间，加大瓦斯区域治理抽采，进而可以具有足够的钻孔工程量和预抽时间，在瓦斯突出时，利用掘进专用底板瓦斯抽采巷时，每隔4.8m巷道顶板和底板处各自布置一个抽采钻场，进而确保煤矿开采现场能够满足煤矿开采时的打钻需求，顶板钻场上巷钻孔对5煤瓦斯进行预抽，底板钻场下向钻孔预抽10煤瓦斯。

(2)布置及设计采钻孔

①布置采钻孔原则

针对煤矿开采过程中各项钻孔，要将钻孔均匀布置在预抽区域内，对于设置的钻孔应当穿过煤层，遇到顶底板作为标准；而对于作业开展过程中的钻孔终孔之间的间据来说，应当以实测结果有效抽采半径作为基础，完成相应设计工作；设计孔径在条件允许情况下，直径应尽量大，从而使抽采瓦斯浓度能够得到进一步提高；对于孔径的密封要深而密，进而使最终抽采整体效果能够得到进一步提高，满足应用需求[1]。

②设计采钻孔

A.每组钻场设计需要布置2排，一共布置了14个钻孔，排间据距离为2.2m，钻孔间煤点之间的距离为4.1m，每一排设置了4个钻孔，所有钻孔在布置上采取扇形方式分布。

B.顶板5煤钻孔布置了4个钻孔，钻孔见煤点距为14.8m，底板10煤穿层钻每组布置4个钻孔，钻孔见煤点距14.8m，钻孔直径主要集中在93mm-112mm之间[2]。

通过区域预抽方式，能够对煤体区进行卸压，而且在该期间，可以对瓦斯进行抽采，实现对潜能的合理释放[3]。通过一段时间预抽煤层瓦斯，能大幅度降低瓦斯压力，进而让瓦斯含量能够降低到发生突显危险临界值以下，而且会引起地应力降低、地煤层变形、瓦斯压力逐渐减小、煤层透气性加大等多种变化，最终达到对指定区域的消突和防突的最终目的。

3.做好区域瓦斯抽放效果的合理措施

表1 不同钻孔直径钻孔抽采瓦斯情况

(1)选择机械设备

瓦斯抽采过程中会应用到许多的机械设备，而钻机是其中最重要的一项设备，钻机设备的性能会对区域瓦斯抽放效果造成直接影响，在专用底板瓦斯抽采巷钻施工期间，采用的全液钻机，在全液钻压机选择时，要考虑生产全液钻机的生产厂家，一般要选择资质好、信誉好的生产厂家。对于施工过程中深孔钻车要全面考虑其在作业过程中的具体钻进能力，一般来说采用的深孔钻车的钻进能力要达到100m-300m。对于作业期间上述的钻机，为了确保运输、安装、应用方便，要采取分体式组装，而且各项设备整体结构必须紧凑，采用的钻机在运行时要尽量保持稳定，减少故障发生，以免对煤矿开采进度和开采质量造成不良影响[4]。

(2)选择钻孔直径

近几年的大量研究结果表明，采用大直径钻孔，能够从源头上使瓦斯抽采量得到提高，进行钻孔作业时，为了确保施工质量，以及整体施工作业的顺利进行，要严格遵循“大直径、深抽采”原则[5]。钻孔抽出瓦斯量的具体大小会受到多项因素影响，其中最为重要的影响因素就是煤层透气性，以及钻孔直径。从以往的研究结果来看，瓦斯的涌出量会随着钻孔内煤壁暴露的面积增大而变大。在实际问题分析过程中，为了可以实现对不同钻孔径瓦斯抽采效果，在2号钻用底板瓦斯抽采巷A号、B号、C号钻场开展试验，具体试验结果如表1所示。

通过表1的数据可以发现，随着钻孔直径的加大，瓦斯抽采量也会变大，因此，在条件允许的情况下，要可以适当加大钻孔直径。过去一段时间，受施工技术以及观念等各项因素影响，施工钻层钻孔直径只有75mm，具体施工期间采用的钻孔直径较小，孔壁形成的裂隙较小，这会导致瓦斯抽采效果较差，流量较低，钻孔浓度不高。而针对这一现象，要适当加大钻孔直径，通过这种方式，使瓦斯抽采效果不足问题能够得到弥补，提高瓦斯抽采效果[6]。

(3)分离装置的应用

此处采用的分离装置主要用于对气、水、渣各种物质进行分离。钻孔处产生大量积水容易导致抽采管路发生堵塞，这种堵塞情况的发生，会导致孔口负压地无负压现象，这会对瓦斯抽采效果造成一定影响。钻孔抽采期间会产生大量水、瓦斯，以及少量的煤岩粉，针对这一突出问题，通过对该项问题进行全面分析、探讨、比拟、分析，最终研制出一种适合应用分离气、水、渣物质的分离装置[7]。通过对该装置的应用，可以将密度相对较小的瓦斯从上部抽采系统抽走，而密度较大的粉岩和水都会通过自动方式沉淀到下部，利用箱体下部的排渣孔将水和渣全部都排出，通过对这种分离装置的应用，能够使抽发钻场、管路处产生大量积水问题得到解决，进而确保抽采效果能够达到预期标准。

4.结语

煤矿开采过程中经常会出现严重突出煤层，专用底板瓦斯抽采巷内实施防突与直接煤层中实施防突措施相比，前者应用更见可靠、安全、合理。这主要是因为采用专用底板瓦斯抽采巷会具有一定岩石厚度，将其作为一个安全屏障，在钻孔作业期间，及时出现了喷孔，也不会破坏岩石屏障，不会发生突出事故。