姚生云

（汾西礦業(yè) 南關(guān)煤業(yè)，山西 靈石 031300）

1 概述

中興煤業(yè)位于山西省呂梁市交城縣嶺底鄉(xiāng)境內(nèi)，井田東西長(zhǎng)約5.5 km，南北寬約4 km，面積19.8625 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量2.8億噸，可采儲(chǔ)量為2.0億噸，可采煤層為2#、4#、5#、6#、8#、9#煤層。 其中2#、4#、5#為上組煤，6#、8#、9#為下組煤， 劃分為+760 m、+680 m兩個(gè)水平開(kāi)采，現(xiàn)開(kāi)采+760 m水平2#煤層,其他煤層均未開(kāi)采，且5#煤層在井田內(nèi)中部到西部與4#煤合并。礦井為高瓦斯礦井，2017年瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果為：瓦斯相對(duì)涌出量為21.67 m3/t，絕對(duì)涌出量為55.10 m3/min，CO2相對(duì)涌出量為4.94 m3/t，絕對(duì)涌出量為12.56 m3/min。煤塵均具有爆炸危險(xiǎn)性，2#煤層自然發(fā)火等級(jí)為自燃（Ⅱ級(jí)），礦井水文類型為中等，屬帶壓開(kāi)采礦井，正常涌水量為20 m3/h，最大涌水量為30 m3/h。

2#煤位于山西組中下部，K4砂巖下40～57 m。煤厚0.78～2.26 m，平均1.17 m。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不含夾矸。煤層頂板以泥巖為主，底板為泥巖、細(xì)粒砂巖，局部為粉砂巖。見(jiàn)表1。

表1 可采煤層情況一覽

針對(duì)高瓦斯的局面，礦井以往采用高抽巷抽采+本煤層抽采+鄰近層抽采+采空區(qū)沿空留巷留墻埋管等瓦斯治理方法對(duì)工作面瓦斯進(jìn)行綜合治理，但是效果均不是很好，而通過(guò)技術(shù)攻關(guān)發(fā)現(xiàn)底抽巷施工后，從底抽巷兩幫分別施工穿層鉆孔可解決2#煤層2個(gè)回采工作面的瓦斯，同時(shí)還可對(duì)4#煤層瓦斯進(jìn)行提前預(yù)抽，服務(wù)年限長(zhǎng)，使用范圍廣，因此底抽巷的層位選擇及巷道的長(zhǎng)期服務(wù)對(duì)于礦井的瓦斯治理及高效生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。

2 底抽巷的優(yōu)越性

1）底抽巷可對(duì)現(xiàn)回采工作面范圍內(nèi)煤層進(jìn)行超前預(yù)抽，減少工作面在采掘期間工作面的瓦斯涌出量。而高抽巷只有在工作面回采期間瓦斯治理效果方能體現(xiàn)。

2）底抽巷服務(wù)年限長(zhǎng)，一條底抽巷可通過(guò)向其他煤層施工穿層鉆孔來(lái)實(shí)現(xiàn)其他煤層的瓦斯預(yù)抽，而一條高抽巷只可服務(wù)于一個(gè)回采工作面，抽采范圍存在局限性。

3）底抽巷可對(duì)2#煤層工作面回采期間下鄰近4#煤層的大量卸壓瓦斯進(jìn)行有效抽采，徹底消除下鄰近層卸壓瓦斯向開(kāi)采空間的釋放。而高抽巷只可對(duì)工作面裂隙帶瓦斯進(jìn)行抽采，下鄰近層瓦斯無(wú)法有效治理。

3 底抽巷設(shè)計(jì)方案及對(duì)比分析

3.1 方案選取

中興煤礦上組煤層為2#、4#、5#煤層。為了更好的治理瓦斯，底抽巷的布置有以下三種方案。

方案一：將底抽巷布置在4#煤層中；

方案二：將底抽巷布置于6#煤層中。

方案三：將底抽巷布置在4#煤層下10m左右的砂質(zhì)泥巖中，頂板為粉砂巖。

3.2 方案對(duì)比分析

（1）從支護(hù)成本方面分析

① 將底抽巷布置于6#煤層中。6#煤層距離2#煤層40.7m，在2#煤層回采過(guò)程中，受工作面采動(dòng)影響較小，巷道易于維護(hù)。但是支護(hù)成本高，施工進(jìn)度慢，不能夠滿足我礦的生產(chǎn)銜接要求。

② 將底抽巷布置在4#煤層中。4#煤層上距2#煤層平均為6.1m，底抽巷在上覆2#煤層采掘過(guò)程中受動(dòng)壓及地質(zhì)條件等因素影響易垮塌，難以進(jìn)行維護(hù)，給開(kāi)采2#和4#煤時(shí)遺留下隱患。

③ 將底抽巷布置在4#煤層下10m左右的砂質(zhì)泥巖中，因頂板為粉砂巖，2#煤層回采時(shí)，巷道受采動(dòng)影響小，巷道易于維護(hù)，但是巷道為全巖掘進(jìn)，施工進(jìn)度相對(duì)緩慢。

④ 支護(hù)成本及各項(xiàng)費(fèi)用對(duì)比

以1900m的巷道為例，在6#煤層中布置底抽巷設(shè)備租賃費(fèi)4230元/m，電費(fèi)3081元/m，人工費(fèi)用1300元/m，支護(hù)成本2722元/m，延米費(fèi)用預(yù)計(jì)為11333元/m，總費(fèi)用預(yù)計(jì)為2153.27萬(wàn)元。

在4#煤中布置一條底抽巷設(shè)備租賃費(fèi)1057元/m，電費(fèi)770.364元/m，人工費(fèi)用1100元/m，支護(hù)成本2100元/m，延米費(fèi)用預(yù)計(jì)為5027.364元/m，總費(fèi)用預(yù)計(jì)為955.2萬(wàn)元從很大程度上降低了成本，提高了掘進(jìn)工效。

在4#煤層下10m左右的砂質(zhì)泥巖中布置底抽巷，設(shè)備租賃費(fèi)3020元/m，電費(fèi)2815元/m，人工費(fèi)用1200元/m，支護(hù)成本2357元/m，延米費(fèi)用預(yù)計(jì)為9392元/m，總費(fèi)用預(yù)計(jì)為1784.48萬(wàn)元。

（2）從瓦斯治理效果和服務(wù)年限方面分析

① 在6#煤層中布置底抽巷可同時(shí)服務(wù)于2#、4#煤層2個(gè)可采煤層，同時(shí)在開(kāi)采下組煤時(shí)可作為下組煤煤層的高抽巷，服務(wù)年限長(zhǎng)，范圍廣。缺點(diǎn)是前期抽采工程量大。

② 在4#煤層中布置底抽巷只能服務(wù)一個(gè)回采工作面，2#煤層開(kāi)采后，可對(duì)下鄰近4#和5#煤層的大量卸壓瓦斯進(jìn)行抽采，解決上組煤開(kāi)采時(shí)瓦斯影響。

③ 將底抽巷布置在4#煤層下10m左右的砂質(zhì)泥巖中，通過(guò)施工穿層鉆孔可對(duì)上覆2#、4#煤層瓦斯進(jìn)行預(yù)抽，但是僅可服務(wù)于上組煤，服務(wù)年限相對(duì)較長(zhǎng)，范圍廣。

（3） 掘進(jìn)效率

從掘進(jìn)效率上考慮，將底抽巷布置在6#煤層或4#煤層下10 m左右砂質(zhì)泥巖中，巷道為全巖巷道，每月平均進(jìn)尺為50 m，1900 m的巷道，預(yù)計(jì)需要38個(gè)月竣工，推進(jìn)效率低，但是若采用巖巷專用大功率綜掘機(jī)，平均進(jìn)尺可達(dá)到100～120 m。如果將底抽巷布置在4#煤層中，每月平均進(jìn)尺為200 m，1900 m的巷道，預(yù)計(jì)需要10個(gè)月竣工，工期將是在6#煤層中的1/4，有利于瓦斯的治理和生產(chǎn)需要。

通過(guò)支護(hù)成本、瓦斯治理效果、服務(wù)年限、掘進(jìn)效率四個(gè)方面綜合對(duì)比分析，結(jié)合礦井目前開(kāi)采上組煤（2#、4#、5#煤層）的現(xiàn)狀，在回采2#煤工作面時(shí)，將底抽巷布置在4#煤層下10 m左右的砂質(zhì)泥巖中更為高效、合理，既有利于瓦斯治理，巷道掘進(jìn)效率又可滿足礦井接替需求。

4 底抽巷支護(hù)及鉆孔布置

4.1 底抽巷支護(hù)方式

通過(guò)對(duì)底抽巷的設(shè)備安裝、服務(wù)年限及巷道的頂?shù)装迩闆r、用途、支護(hù)材料及支護(hù)費(fèi)用等進(jìn)行綜合考慮，確定底抽巷的支護(hù)參數(shù)如下：

（1）頂錨桿選用Φ22 mm×2400 mm左旋螺紋鋼錨桿配套使用一卷K2355、一卷Z2355型錨固劑（快速藥卷在上，中速藥卷在下），錨桿呈矩形布置，每排6根，間排距800 mm×800 mm。

（2）幫錨桿選用頂錨桿選用Φ20mm×2200mm左旋螺紋鋼錨桿配套使用一卷Z2355型錨固劑，錨桿呈矩形布置，每排3根，第一根幫錨桿距頂板500 mm，間排距1000 mm×800 mm。

（3）鋪網(wǎng)：頂板、兩幫鋪設(shè)菱形金屬網(wǎng)，其規(guī)格為10 m×1 m，所有錨桿必須壓在金屬網(wǎng)上面。

（4）錨索：頂錨索采用Φ17.8 mm×7300 mm鋼絞線錨索，呈“三花”布置，距幫1500 mm，間排距1500 mm×1600 mm。

（5）錨桿托盤采用拱型高強(qiáng)度托盤,其規(guī)格為厚度δ=10 mm，Φ=120 mm；錨索鋼板采用δ=16 mm的鋼板制作，鋼板規(guī)格δ16 mm×285mm×285mm。

4.2 底抽巷鉆孔布置

底抽巷鉆孔布置方式為：從底抽巷兩幫分別施工穿層鉆孔，鉆孔終孔點(diǎn)穿入2#或4#煤層，對(duì)2#煤層和4#煤層進(jìn)行瓦斯預(yù)抽。

圖1 底抽巷鉆孔布置平面

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)中興煤礦底抽巷的層位選取進(jìn)行設(shè)計(jì)，綜合考慮巷道用途及服務(wù)年限、掘進(jìn)效率及上組煤煤層情況，確定了底抽巷布置在4#煤層下10 m左右的砂質(zhì)泥巖中更為合理，對(duì)于解決上組煤的瓦斯治理難題最為有效、高效，并進(jìn)行支護(hù)參數(shù)確定及抽采效果對(duì)比。通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的觀測(cè)、分析，工作面回采期間抽巷抽采濃度達(dá)到20%以上，抽采量達(dá)到7 m3/min以上，而底抽巷抽采支管濃度達(dá)到30%～40%，平均抽采標(biāo)量為8.13～8.37 m3/min，最大抽采標(biāo)量達(dá)到了9.36 m3/min；且2/3的單孔濃度均達(dá)到了70%～80%，由此可知，底抽巷布置層位合理，抽采效果良好。