浅谈煤巷掘进对穿层钻孔抽采效果的影响

李辉 孙向锋

郑煤集团白坪煤业公司河南登封452481

摘要 对郑煤集团白坪煤业公司13101 下顺槽底抽巷穿层钻孔与13101 下顺槽煤巷掘进期间对抽采效果分析，确定最佳抽采效果及抽采时间，对于煤巷掘进工作面瓦斯治理具有一定安全价值。

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关键词 穿层钻孔；抽放；分析

1 工作面概况

13101 工作面西至11 采区11231 工作面采空区，北为东翼轨道、胶带运输大巷，东为13 采区回风和皮带上山，南至建业公司保护煤柱。工作面走向长752m（平均），倾斜长125m，该工作面主采二1 煤层，预计煤层厚度0.5~15m，平均煤厚5.1m，煤层倾角为9°~16°，平均12°。工作面煤层底板标高为-90~-140m，该工作面垂直对应地面标高为+451.3~+675.7m。

巷道布置方式及参数：

1.1 13101 上、下顺槽沿煤层底板布置，采用36#U 型钢支护，巷道规格5.6m（宽）×3.5m（高），净断面16.2m2。

1.2 切巷沿煤层底板布置，采用29U 型钢支护巷道规格4.7m（宽）×3.1m（高），净断面12.7m2。

1.3 13101 工作面下部布置有13101 底板岩石瓦斯抽放巷，底板岩石抽放巷布置在二1 煤层底板的L7、L8 灰岩内，巷顶距煤层底法向距离保持在10~15m 之间，其中13101 上顺槽底板抽放巷外错13101 上顺槽平距为30m，13101 下顺槽底板抽放巷内错13101 下顺槽平距为20m，净断面为4m（宽）×3.5m（高）的半圆拱形，支护方式为锚网喷联合支护，围岩破碎带采用金属骨架（U 型钢）支护。

2 工作面瓦斯地质分析

根据二1 煤底板等高线和勘探资料、11231 工作面实揭地质资料、13101 上、下顺槽底板抽放巷钻探资料分析，13101 综采工作面总体上为一单斜构造，地质条件简单、中等，受后期地质构造影响，在工作面西北部和东南部有两个向斜构造，在向斜构造区域，二1 煤层与围岩接触关系发生改变，煤层顶板与底板产状明显不一致，煤层顶板隆起、底板坳陷，煤层急剧增厚；工作面会有面积大小不等的薄煤带，薄煤区域与厚煤区域交替出现。该工作面三分之一面积位于白坪滑动构造范围内，工作面煤层整体受滑动构造影响，层间滑动在二1 煤层及顶、底板较发育，顶、底板岩层相对顺层滑动，局部滑面斜切层面，地层强烈变形，出现小型不协调褶曲、镜面、擦痕，裂隙发育，煤层原生结构遭破坏而成为构造煤。白坪滑动构造剖面上为浅部陡、深部缓、上撇下收、上盘下降的叠瓦状台阶状断层组合，根据《白坪精查地质报告》显示白坪滑动构造波及煤层顶板以上20—40m 地层，煤层受到较大影响，煤层倾角∠7°~15°。

13101 下顺槽底板抽放巷掘进期间揭露的箕F120 断层，该断层位于13101 下底板抽放巷抽29 测点处，为上盘上升，下盘下降的正断层，产状（290°∠60°H=2.0m）。

根据《白坪井田精查地质报告》中有关瓦斯资料、最新的《郑煤集团白坪煤业有限公司二1 煤层瓦斯地质图（修）》及在13101 上、下顺槽底抽巷向13101 工作面内测定瓦斯含量情况，截至目前原始瓦斯最大值为11.65m3/t。

3 考察地点情况

根据工作面巷道布置，在13101 下底抽巷沿13101 下顺槽掘进方向共布置213 个穿层措施钻孔（穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯钻孔118 个，穿层钻孔增透卸压钻孔95 个），钻孔见煤点设计在掘进煤巷轮廓线两侧15m 范围以内，探测钻孔要求穿过煤层全厚进入煤层顶板0.5m 以上，通过探测钻孔的开孔位置、钻孔倾角、见煤点推算煤层底板标高，根据钻孔的煤孔孔深和见顶板位置分析，工作面受滑动构造影响，瓦斯地质较条件复杂，局部煤层厚度变化较大，具有骤变和突变的特点，评价范围内煤层最大厚度25m，最小厚度3.4m，平均12m，煤层最大倾角16°，最小倾角10°，平均13°。

4 瓦斯抽放情况

为考察掘进工作面掘进对穿层钻孔抽采效果的影响，对距掘进工作面前方100 范围内的第6-20 组穿层钻孔进行密集采集抽采数据进行分析。现将具有代表性的第10 组钻孔数据进行分析。

根据煤巷掘进进度结合穿层钻孔预抽煤层瓦斯浓度变化情况进行分析说明，具体情况见图3。

5 结论及效果分析

5.1 煤巷掘进过程中迎头距抽采钻孔越近，抽采浓度越高，巷道掘进位置距抽采钻孔10~20m 范围时钻孔浓度有所升高抽采钻孔，距迎头3~5m 范围时达到最大值，随后抽采浓度逐渐降低。

5.2 煤巷掘进远离抽采钻孔后，抽采浓度逐渐降低，受采动和煤巷风流影响，煤层中可解吸瓦斯量大量涌出，导致抽采浓度降低，在3~5m 范围内降到最低值。随后随着煤巷掘进远离抽采钻孔，煤层应力分布重新趋于平衡，钻孔周围可解吸瓦斯量分布均匀，抽采浓度逐渐升高，在6~9m 内达到最大值。

5.3 布置在煤层中远离巷道的抽采钻孔如图3 中1#、2#、7#，煤巷掘进至距其最近时，受采动影响较大，钻孔周围应力降低，周围可解吸瓦斯聚集，但距巷道较远瓦斯不易涌出，使钻孔抽采浓度增高，但随着煤巷掘进远离钻孔，钻孔周围应力分布逐渐平衡，最终导致钻孔抽采浓度下降。

5.4 煤巷掘进距离抽采钻孔越远，随着抽采时间加长煤层中可解吸瓦斯含量逐渐降低，钻孔抽采浓度总体也呈下降趋势，抽采钻孔远离煤巷掘进6m 之后。

综上所述，通过对煤巷掘进距离与穿层钻孔抽采效果分析，确定煤巷掘进至穿层钻孔20m 范围时抽采浓度会开始升高，当达到6-9m 时达到最高，为最佳抽采时间，对于煤巷掘进工作面瓦斯治理具有一定安全价值。

作者简介

李辉，男，助理工程师，白坪煤业公司防突科，主要从事矿井瓦斯抽采技术管理工作。

孙向锋，男，助理工程师，白坪煤业公司防突科，主要从事矿井瓦斯抽采技术管理工作。