底板巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突效果分析

孙小伟

（河南平宝煤业有限公司，河南 许昌 461714）

1 工作面概况

己15-17-12061采面位于己二采区西翼第三个区段，东靠己二辅助轨道下山，西邻F8正断层采，北边紧邻己15-17-12041采面，以南尚未开采。己15-17煤层瓦斯压力2.4MPa，瓦斯含量12.04m3/t，为突出煤层。为实现高产高效，减少采面搬家，采面布置中煤巷和中间抽放巷，中煤巷距机巷113.5m、距风巷125.5m。实践证明，首山一矿底板巷与煤巷合理垂距10m，中对中5m。风巷底板巷借用12041机巷底板巷，与风巷内错布置，沿12041采空区和12041机巷底板巷卸压带布置，设计长度1327m；中煤巷底板巷与中煤巷上错布置，设计长度1298m；机巷底板巷与机巷中对外错布置，设计长度1293m；切眼底板巷与切眼外错布置，设计长度239m。

2 穿层钻孔区域防突技术

2.1 穿层钻孔设计

根据巷道支护排距0.8m和钻孔抽采半径2.4m，每组钻孔按4.8m布置，避免存在抽放死角，消除煤层突出危险性后掩护煤巷安全掘进。己15-17-12061底板巷共施工706组，7882个，总长度176027.6m，统计见表1。机巷底板巷从巷道拐角处向里1m开始，沿巷道每4.8m布置1组，每组11个，共323组，3553个钻孔，总长度为80653.1m，平均孔深22.7m；中煤巷底板巷从巷道开口处向里2m开始，沿巷道每4.8m布置1组，每组11个，共325组，3575个钻孔，总长度为76147.5m，平均孔深21.3m；切眼底板巷从下口开始，沿巷道每4.8m布置1组，每组13个，共58组，754个钻孔，总长度为19227m，平均孔深25.5m。控制煤巷巷道轮廓线外上下帮各15m，孔径为108mm，其终孔进入顶板0.5m。穿层钻孔布置图如图1所示。

图1 底板巷瓦斯抽采钻孔布置示意图

表1 己15-17-12061底板巷穿层钻孔统计表

2.2 消突效果评价

2.2.1 瓦斯预抽率考察

（1）控制区域内瓦斯储量

机巷底板巷控制区域煤层瓦斯储量313.84×104m3；中间底板巷控制区域煤层瓦斯储量315.06×104m3；切眼底板巷控制区域煤层瓦斯储量56.31×104m3。

（2）实际瓦斯抽放量

机巷底板巷2012年1月开抽，至2013年2月抽出瓦斯99.76×104m3，中间底板巷2012年5月开抽，至2013年5月抽出瓦斯98.64×104m3，切眼底板巷2012年12月开始抽放，至2013年7月抽出瓦斯27.78×104m3，共抽出瓦斯129.12万m3。抽采量统计见表2。

（3）瓦斯预抽率

预抽机巷煤层瓦斯14个月，预抽率为31.79%；预抽中间煤巷煤层瓦斯13个月，预抽率为31.31%；预抽切眼煤层瓦斯8个月，累计抽放量为27.78×104m3，则预抽率为49.33%。

2.2.2 煤层残余含量考察

在底板巷内布置区域效检孔，对底板巷穿层钻孔预抽煤巷瓦斯进行效果检验，每间隔50m布置1个测试点，测试点位于煤巷的中间，机巷底板巷和中间底板巷分别施工26个效检孔，切眼底板巷施工5个钻孔效检孔，共施工57个效检孔，测定残余瓦斯含量。效检孔施工过程中没有出现“夹、顶、喷”或其他动力现象。经实测，57个测点残余瓦斯含量在4.63～6.51m3/t之间。

表2 己15-17-12061底板巷穿层钻孔瓦斯抽采量统计

2.2.3 消突效果检验

该煤层始突深度的原始瓦斯含量指标临界值8m3/t，通过考察预抽机巷瓦斯抽采率为31.79%，预抽中间煤巷瓦斯预抽率为31.31%，预抽切眼瓦斯预抽率为49.33%，大于规程规定30%，机巷、中间煤巷、切眼煤层残余瓦斯含量4.63～6.51m3/t，小于指标临界值8m3/t，消除了煤层瓦斯区域的突出危险性，可以开始掘进。

3 消突效果验证

为验证底板巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯的防突效果，对机巷、中煤巷和切眼在掘进过程中消突效果验证的钻孔瓦斯涌出初速度q和钻屑量S进行统计分析，并对回风瓦斯浓度进行统计分析。

（1）机巷突出危险性分析

掘进过程中，共校检275次，q值2.12～6.3L/min，平均值3.04L/min，其中q值出现5次超标；S值3.2～7.26kg/m，平均值3.99kg/m，其中S值出现6次超标。集中在巷道700～900m附近，原因是该段煤层处于构造带，1条逆断层，6条正断层，煤体松软，煤层层理紊乱。效检结果如图2所示。

图2 机巷效检参数变化曲线

（2）中煤巷突出危险性分析

掘进过程中，共校检270次，q值1.35～3.86L/min，平均值2.62L/min，未出现超标；S值2～8.36kg/m，平均值3.68kg/m，其中S值出现3次超标，分布在巷道510～550m附近，其原因是该段煤层处于构造带，3条逆断层，2条正断层，煤层坡度起伏较大造成。效检结果如图3所示。

图3 风巷效检参数变化曲线

（3）切眼突出危险性分析

掘进过程中，共校检49次，q值2.03～3.60L/min，平均值2.75L/min，S值3.3～5.2kg/m，平均值4.21kg/m，未出现超标。效检结果如图4所示。

图4 切眼效检参数变化曲线

4 结论

通过12061采面底板巷穿层钻孔区域防突效果分析，结论如下：

（1）钻孔共布置7782个，工程量176027.6m，抽采量225.68万m3，平均预抽率32.9%，残存瓦斯含量4.63～6.51m3/t，基本消除条带煤层区域突出危险性，掩护煤巷安全掘进。

（2）采用底板巷穿层钻孔预抽条带煤层瓦斯区域防突技术，预抽率均达到30%以上，区域效检孔施工顺利，不存在“夹、顶、喷”动力现象，区域效检残余瓦斯含量均小于8m3/t。

（3）采用复合指标法验证掘进煤巷基本消除突出危险性，个别构造带等存在突出危险点，采取补孔延长抽放等措施，同时，验证了复合指标法预测首山一矿煤巷掘进工作面突出危险性的安全可靠，对单一突出煤层瓦斯治理工作具有一定的借鉴和参考价值。