高宏， 楊宏偉

(1.安徽理工大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 淮南 232001；2.中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)研究院有限公司，遼寧 撫順 113122；3.煤礦安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 撫順 113122)

0 引言

松軟低透煤層具有煤質(zhì)松軟、產(chǎn)狀變化大、透氣性差、瓦斯含量較高、煤層預(yù)抽難、局部區(qū)域具有軟煤包等特點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)打鉆過(guò)程中，存在壓鉆塌孔和成孔后鉆孔下管困難等現(xiàn)象，后期抽采過(guò)程中抽采量低，抽采效果差。

目前國(guó)內(nèi)煤礦松軟低透煤層U型通風(fēng)回采工作面的瓦斯治理一直是個(gè)難題。隨著煤層采深的逐步加大，地質(zhì)條件日趨復(fù)雜，研究松軟低透氣煤層U型通風(fēng)回采工作面的瓦斯治理問(wèn)題已經(jīng)刻不容緩。針對(duì)松軟低透煤層U型通風(fēng)回采工作面的瓦斯治理方法，袁亮[1]提出了松軟低透煤層U型通風(fēng)回采工作面分源瓦斯治理技術(shù)、利用地面鉆井預(yù)抽采動(dòng)影響區(qū)域等一套適合淮南礦區(qū)瓦斯治理實(shí)際的成功技術(shù)。胡明等[2]采用“U+尾排”通風(fēng)結(jié)合大直徑深孔預(yù)抽本煤層瓦斯與底板穿層鉆孔抽采瓦斯等綜合措施，解決了抽采效率低、抽采濃度低、煤層透氣性差等問(wèn)題。郭春生等[3]利用底板穿層鉆孔抽采本煤層卸壓瓦斯，并對(duì)抽采鉆孔的抽采時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化，解決了陽(yáng)泉地區(qū)松軟低透煤層U型通風(fēng)回采工作面的瓦斯抽采問(wèn)題。吳有增[4]針對(duì)低滲松軟單一煤層U型通風(fēng)回采工作面建立了基于本煤層瓦斯抽采、井下千米長(zhǎng)抽采鉆孔瓦斯抽采技術(shù)和井上水平分支井裂隙帶瓦斯抽采技術(shù)協(xié)同工作的“立體抽采系統(tǒng)”，并完成了對(duì)系統(tǒng)抽采效果的考察，效果良好。鄧玉華[5]針對(duì)近水平高瓦斯松軟低透煤層安全高效開采的問(wèn)題，提出了保護(hù)層開采技術(shù)，上保護(hù)層開采后被保護(hù)煤體得到了充分保護(hù)，增大了煤巖體的透氣性，從而減少了煤層瓦斯含量。

以上松軟低透氣煤層U型通風(fēng)回采工作面的瓦斯治理方法雖取得了一些效果，但有些治理手段和方式也有一定的局限性，如地面鉆井抽采只能作為提前預(yù)抽措施，無(wú)法解決回采期間松軟煤層的瓦斯問(wèn)題，大直徑鉆孔抽采和水力沖孔措施對(duì)于松軟煤層施工也存在塌孔問(wèn)題，底板穿層鉆孔在一定程度上解決了本煤層瓦斯抽采問(wèn)題，保護(hù)層開采抽采卸壓瓦斯受一定地質(zhì)條件的局限性[6-9]，對(duì)于抽采技術(shù)復(fù)雜多變的煤礦適應(yīng)能力較差，能夠達(dá)到較好抽采效果的礦區(qū)僅僅局限于某一區(qū)域。一些強(qiáng)化抽采技術(shù)設(shè)備昂貴、工藝復(fù)雜，不僅增加了噸煤成本，而且影響了正常生產(chǎn)，因此，很多強(qiáng)化抽采技術(shù)并沒(méi)有得到大范圍推廣。

針對(duì)以上問(wèn)題，以山西晉煤集團(tuán)趙莊礦1307綜采工作面為研究對(duì)象，筆者提出了高抽巷和底抽巷聯(lián)合抽采的瓦斯抽采技術(shù)，在松軟低透氣性煤層大采高U型通風(fēng)回采工作面開展底抽巷穿層鉆孔掩護(hù)掘進(jìn)工作面掘進(jìn)，中部底抽巷穿層鉆孔用來(lái)抽采回采期間本煤層卸壓瓦斯，通過(guò)高抽巷抽采上隅角瓦斯。

1 高、底抽巷聯(lián)合抽采瓦斯技術(shù)

1.1 趙莊礦1307綜采工作面概況

山西晉煤集團(tuán)趙莊礦目前開采3號(hào)煤層，采煤方法采用長(zhǎng)壁大采高綜采。由于3號(hào)煤層透氣性低，抽采率低，打鉆成孔難，造成采掘工作面接替相對(duì)緊張。

1307大采高綜采工作面位于一盤區(qū)，北側(cè)為1308工作面，南側(cè)為1306工作面。1307工作面走向回采長(zhǎng)度為2 084 m，傾斜長(zhǎng)度為233 m，采用走向長(zhǎng)臂式開采，煤層厚度為4.60～6.10 m，平均煤層厚度為5.36 m，采高為4.6 m。工作面共布置5條巷道：13071巷、13072巷(包括13072巷前段和1307邊部底抽巷)、13073巷、1307中部底抽巷、高抽巷。當(dāng)工作面回采向前推進(jìn)60 m時(shí)，密閉1307切眼底抽巷，1307工作面采用U型通風(fēng)方式。

3號(hào)煤層相對(duì)瓦斯壓力為0.06～0.71 MPa，透氣性系數(shù)為0.21～0.46 m2/(MPa2·d)，百米鉆孔瓦斯流量為0.000 5～0.003 9 m3/(min·hm)，鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為0.14～0.39 d-1，一盤區(qū)煤體瓦斯含量按12.73 m3/t計(jì)算。1307工作面煤層瓦斯含量最高為12.73 m3/t，瓦斯殘存量為2.65 m3/t。

1.2 1307工作面高、底抽巷聯(lián)合抽采瓦斯技術(shù)

趙莊礦目前開采的3號(hào)煤層特征為單一松軟低透厚煤層，1307工作面為大采高綜采工作面，上隅角瓦斯超限問(wèn)題較難解決，為此提出了基于以上條件的高抽巷、中部底抽巷和邊部底抽巷聯(lián)合抽采的瓦斯抽采技術(shù)，即通過(guò)高抽巷抽采上隅角瓦斯，中部底抽巷穿層鉆孔用來(lái)抽采回采期間本煤層卸壓瓦斯，邊部底抽巷穿層鉆孔掩護(hù)掘進(jìn)工作面掘進(jìn)。

1307工作面高抽巷和底抽巷聯(lián)合抽采瓦斯治理模式平面布置如圖1所示，剖面布置如圖2所示。

圖1 1307工作面巷道布置平面圖

圖2 1307工作面巷道布置剖面圖

通過(guò)邊部底抽巷掩護(hù)13071和鄰近工作面13074巷的掘進(jìn)，中部底抽巷穿層區(qū)域條帶預(yù)抽本煤層瓦斯，高抽巷抽采上隅角瓦斯，使得工作面的瓦斯抽采率大幅提高，降低了本煤層的瓦斯含量，從而解決了采掘銜接緊張和上隅角瓦斯超限問(wèn)題。

2 邊部底抽巷層位確定及鉆孔布置

2.1 邊部底抽巷層位確定

利用穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯，使鉆孔穿過(guò)巷道頂(底)板，對(duì)煤巷條帶的瓦斯進(jìn)行抽采，利用巷道和抽采鉆孔促使煤體釋放壓力，可更好地增強(qiáng)煤體的透氣性和堅(jiān)固性系數(shù)，有效減弱地應(yīng)力、瓦斯壓力和瓦斯含量，從而達(dá)到掩護(hù)巷道掘進(jìn)的目的。趙莊礦在一盤區(qū)的1307工作面利用穿層鉆孔的方法預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯(將待掘進(jìn)的煤巷工作面和兩幫一定范圍內(nèi)的煤體稱為煤巷條帶)，使鉆孔從工作面的底板巖巷穿過(guò)，到達(dá)2條煤巷的待掘區(qū)域，為2條巷道安全、快速掘進(jìn)起到掩護(hù)作用[10-12]。

底板瓦斯抽采巖巷穿層鉆孔預(yù)抽在消除回采巷道掘進(jìn)和工作面回采引起的瓦斯災(zāi)害的同時(shí)，避免了巷道掘進(jìn)和工作面回采對(duì)底抽巷造成的破壞。邊部底抽巷層位選擇主要通過(guò)3個(gè)因素進(jìn)行分析：① 保證鉆孔施工。首先要在 13071、13074 巷及其輪廓線外 20 m 的范圍內(nèi)布置鉆孔，其次在鉆進(jìn)過(guò)程中避免穿過(guò)含水層以及堅(jiān)硬巖層。② 保證掘進(jìn)效率。為了保證掘進(jìn)效率，需要保證巷道在堅(jiān)固性系數(shù)較小、掘進(jìn)機(jī)組容易切割的巖層中掘進(jìn)，從而提高掘進(jìn)效率。③ 保證足夠的安全距離。選取賦存比較穩(wěn)定的巖層，掘進(jìn)時(shí)邊部底抽巷頂板或底板沿著巖層，并且確保邊部底抽巷到3號(hào)煤層之間的距離在安全范圍，最終在3號(hào)煤層底板下部距離21.5 m處，確定了邊部底抽巷(13071巷)的垂直層位。

2.2 邊部底抽巷穿層鉆孔布置

底板巖巷穿層抽采鉆孔按如下布置：施工向上鉆孔，鉆孔覆蓋設(shè)計(jì)巷道左右兩幫輪廓線外各20 m。

按照《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》將鉆孔間距基本相同和預(yù)抽時(shí)間基本一致(預(yù)抽時(shí)間差異系數(shù)小于30%)的區(qū)域劃分為一個(gè)評(píng)價(jià)單元，1307工作面進(jìn)風(fēng)巷鉆孔預(yù)抽時(shí)間比回風(fēng)巷短很多，初期抽采按照50 m間隔為一個(gè)評(píng)價(jià)單元，劃分為10個(gè)單元，抽采后期按照150 m間隔為一個(gè)評(píng)價(jià)單元，初步劃分為20個(gè)評(píng)價(jià)單元。

1307底抽巷第1—4單元均為60 m的抽采單元，1單元鉆孔按照孔間距5 m×5 m進(jìn)行布置，每組設(shè)計(jì)10個(gè)鉆孔；鉆孔間的距離過(guò)小容易使鉆孔間串通，因此，從第2單元開始對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了調(diào)整，2單元每組布置6個(gè)鉆孔；從第3單元起每組按照5個(gè)鉆孔進(jìn)行布置。第6—11單元每單元寬為120 m，第12單元寬為175 m，第13—15單元每單元寬為120 m，第16單元寬為55 m。每單元設(shè)計(jì)12組鉆孔，每組鉆孔左、右兩幫各為2排，每排10個(gè)鉆孔，每單元共計(jì)120個(gè)鉆孔。

以第9單元為例，共設(shè)計(jì)244個(gè)鉆孔，鉆孔進(jìn)尺為11 882 m，每組間距為5 m，底抽巷穿層鉆孔穿透整個(gè)煤層且穿透煤層頂板0.5 m，底抽巷鉆孔排間距為0.5 m(每組鉆孔排間距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況允許在0.5～1 m調(diào)整)。在第8組與第9組、第16組與第17組之間施工2組校檢孔(與鄰近組間隔2.5 m)，并測(cè)試其含量，且在施工時(shí)先施工校檢孔，校檢孔見煤后在煤層內(nèi)施工2 m，封孔時(shí)分別下注漿管和返漿管，返漿管距篩管大于2 m，用水泥砂漿封孔。

1307邊部底抽巷第9抽采單元穿層鉆孔俯視圖、剖面圖如圖3、圖4所示。

圖3 1307邊部底抽巷第9抽采單元穿層鉆孔俯視圖

圖4 1307邊部底抽巷第9抽采單元穿層鉆孔剖面圖

3 中部底抽巷層位確定及鉆孔布置

3.1 中部底抽巷層位確定

中部底抽巷長(zhǎng)度為1 180 m，位于1307工作面下方正中間，開口處位于1號(hào)底抽巷1 500 m處，巷道寬度為4.7 m，巷道高度為3 m，采取錨網(wǎng)聯(lián)合的形式進(jìn)行支護(hù)。

1307工作面3號(hào)煤層底板主要為粉砂巖，厚度為5.2 m，向下依次為K7粗粒砂、K6石灰?guī)r、粉砂巖。巖體堅(jiān)固性系數(shù)從低到高分別為粗粒砂、粉砂巖、石灰?guī)r。由試驗(yàn)可知，分別在K6、K7巖層中利用相同鉆機(jī)、鉆具施工相同長(zhǎng)度的鉆孔時(shí)，K6巖層鉆進(jìn)所需的時(shí)間是K7巖層的8～10倍，每鉆進(jìn)1 m的平均耗時(shí)是2～3 h，鉆進(jìn)困難，若在K6巖層下邊布置底抽巷，鉆孔會(huì)通過(guò)K6巖層，鉆進(jìn)效率降低，導(dǎo)致上邊3號(hào)煤層無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效開采，因此，將K6作為一個(gè)標(biāo)志層位，3號(hào)煤層底抽巷應(yīng)布置在K6上部巖層，避免穿層鉆孔穿過(guò)K6巖層。

考慮到底抽巷與煤層間距對(duì)鉆孔施工的影響，隨著底抽巷與3號(hào)煤層之間的距離減小，鉆孔工程量也會(huì)減少，同時(shí)施工角度選取得越小，煤體長(zhǎng)度越大，可更有效提高利用率和抽采效率。因此，選擇中部底抽巷距3號(hào)煤層底板距離為7 m左右。

3.2 中部底抽巷鉆孔布置

由于1307切眼底抽巷覆蓋工作面鉆孔60 m范圍內(nèi)成孔率比較好，所以，中部底抽巷從距切眼60 m處開始布孔。第1、2單元設(shè)計(jì)37組(第1、2單元設(shè)計(jì)長(zhǎng)度均為220 m，每單元含鉆孔37組)鉆孔，第3—6單元設(shè)計(jì)28組(第3—6單元設(shè)計(jì)長(zhǎng)度均為170 m，每單元含鉆孔28組)鉆孔，單數(shù)組每組設(shè)計(jì)16個(gè)鉆孔，雙數(shù)組每組設(shè)計(jì)15個(gè)鉆孔，鉆孔分4排、2列布置，組間距為3 m，鉆孔終孔間距按照5 m×10 m進(jìn)行布置，鉆孔掩護(hù)工作面寬度為150 m，共設(shè)計(jì)鉆孔372組，6個(gè)單元，5 766個(gè)鉆孔，總進(jìn)尺為232 500 m。中部底抽巷穿層鉆孔布置和剖面圖如圖5、圖6所示。

圖5 中部底抽巷穿層鉆孔布置

圖6 中部底抽巷穿層鉆孔剖面圖

3.3 穿層鉆孔和順層鉆孔立體抽采

通過(guò)分析趙莊礦1307回采工作面巷道布置和采掘接替情況，在中部底抽巷實(shí)施穿層鉆孔后，穿層鉆孔并不能全部掩護(hù)1307回采工作面，存在瓦斯抽采空白帶，因此，在1307回采工作面中部底抽巷采用了底板巖巷穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯和本煤層順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯，立體抽采1307工作面卸壓瓦斯，鉆孔布置如圖7所示。

圖7 1307工作面立體抽采鉆孔布置

通過(guò)中部底抽巷穿層區(qū)域條帶預(yù)抽及本煤層區(qū)域條帶預(yù)抽相結(jié)合的立體抽采方式，抽采瓦斯效果顯著，消除了煤層瓦斯抽采空白帶，工作面的瓦斯含量明顯降低，確保了工作面的安全高效回采。

4 高抽巷層位確定

3號(hào)煤層頂板巖性屬于中硬巖層，按照垮落帶與裂隙帶中的中硬巖層的判別公式[13]，垮落帶高度計(jì)算公式為

H1=M/(K-1)

(1)

式中：H1為沿煤層法向方向垮落帶的高度，m；M為回采層厚度，m，取4.6～6.1 m；K為垮落帶巖石碎脹系數(shù)，取1.3。

根據(jù)式(1)，計(jì)算得出1307回采工作面垮落帶高度為

H1|m=(4.6～6.1)/(1.3-1)=15.3～20.33

裂隙帶沿煤層法向的高度的計(jì)算公式為

H2=100M/(2M+3)+6

(2)

根據(jù)式(2)，可計(jì)算出1307回采工作面裂隙帶沿煤層法向的高度為

H2|m=100×(4.6～6.1)/[2×(4.6～6.1)+3]+6=43.7～46.1。

文獻(xiàn)[14]對(duì)大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與經(jīng)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比后，提出當(dāng)煤層采高大于3 m時(shí)，實(shí)測(cè)裂隙帶高度為式(1)和式(2)較大計(jì)算值的1.3～1.5倍。

通過(guò)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際驗(yàn)證得出：趙莊礦1307回采工作面垮落帶最大高度為27.73 m，裂隙帶最大高度為64.9 m，即裂隙帶的高度為27.73～64.9 m。結(jié)合淮南礦業(yè)集團(tuán)高抽巷治理瓦斯的經(jīng)驗(yàn)，最終將高抽巷的層位定在距離煤層頂板50 m左右。

5 應(yīng)用效果及評(píng)價(jià)

5.1 邊部底抽巷穿層鉆孔抽采效果評(píng)價(jià)

按照數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)邊部底抽巷穿層鉆孔掩護(hù)巷道掘進(jìn)的瓦斯抽采應(yīng)用效果進(jìn)行計(jì)量和評(píng)價(jià)，每間隔40 m布置2個(gè)效果檢驗(yàn)孔，在煤巷的中央設(shè)置終孔位置，測(cè)定出抽采后的煤體瓦斯含量。

1307回采工作面邊部底抽巷各單元抽采區(qū)域煤巷掘進(jìn)工作面瓦斯體積分?jǐn)?shù)如圖8所示。

圖8 邊部底抽巷抽采單元掘進(jìn)工作面瓦斯體積分?jǐn)?shù)

通過(guò)統(tǒng)計(jì)抽采情況的相關(guān)數(shù)據(jù)可得出，實(shí)施穿層鉆孔抽采后，單孔最大抽采流量達(dá)到0.116 m3/min，百米鉆孔抽采量達(dá)到0.76 m3/min·hm，平均百米抽采量為0.43 m3/min·hm，比本煤層百米抽采量提高了50倍，有效促進(jìn)了瓦斯抽采。煤巷掘進(jìn)工作面最大瓦斯體積分?jǐn)?shù)為0.48%，說(shuō)明采用穿層鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采可以有效降低掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量。

5.2 中部底抽巷穿層鉆孔抽采效果評(píng)價(jià)

(1)抽采濃度分析。中部底抽巷抽采瓦斯體積分?jǐn)?shù)變化如圖9所示。從圖9可看出：根據(jù)工作面推進(jìn)進(jìn)度對(duì)揭露的鉆孔進(jìn)行拆除，動(dòng)態(tài)地對(duì)抽采系統(tǒng)進(jìn)行管理，可以確保中部底抽巷抽采瓦斯體積分?jǐn)?shù)為25%左右。底抽巷抽采瓦斯體積分?jǐn)?shù)也受系統(tǒng)調(diào)整的影響，平均抽采瓦斯體積分?jǐn)?shù)為24.3%，最低為10.9%，最高為33.4%，抽采效果良好。

圖9 1307中部底抽巷抽采瓦斯體積分?jǐn)?shù)變化曲線

(2)中部底抽巷抽采量及抽采效果評(píng)價(jià)。1307中部底抽巷抽采量(部分)隨抽采時(shí)間的統(tǒng)計(jì)曲線如圖10所示。

圖10 1307中部底抽巷抽采量隨時(shí)間變化曲線

1307中部底抽巷每隔120 m設(shè)為1個(gè)抽采單元，從開始抽采至抽采結(jié)束累計(jì)抽采量為233.43萬(wàn)m3，平均日抽采量為6 813 m3。

1307回采工作面回采前中部底抽巷日抽采量大約為5 000 m3，在回采過(guò)程中，抽采體積分?jǐn)?shù)在30%左右，日抽采量在7 500 m3左右，最高日抽采量達(dá)9 971 m3。抽采瓦斯純量為2.84～6.92 m3，平均抽采瓦斯純量為4.73 m3。

由于施工的穿層鉆孔貫穿了整個(gè)3號(hào)煤層，促使徑向瓦斯流動(dòng)通道連通，瓦斯來(lái)源充足，抽采效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)比本煤層順層鉆孔要好。經(jīng)抽采后瓦斯含量平均下降了4.18 m3/t。參照鄰近1306回采工作面回風(fēng)巷(未施工中部底抽巷)，割煤期間回風(fēng)巷瓦斯體積分?jǐn)?shù)為0.60%～0.65%，經(jīng)過(guò)底抽巷穿層鉆孔條帶預(yù)抽后的瓦斯體積分?jǐn)?shù)為0.28%～0.52%。

5.3 高抽巷抽采效果評(píng)價(jià)

高抽巷抽采效果受到的影響主要包括垂直層位、負(fù)壓、抽采能力等，通過(guò)研究高抽巷在不同階段抽采效果來(lái)確定合適的層位及負(fù)壓，以為高抽巷的應(yīng)用提供幫助。

(1)高抽巷抽采負(fù)壓。在1307回采工作面開采前期，高抽巷未能和裂隙區(qū)貫通，抽采效果一般。當(dāng)工作面推進(jìn)至初次來(lái)壓布距50 m時(shí)，抽采負(fù)壓從31 kPa降低到13 kPa，瓦斯涌出量逐步增大，高抽巷抽采瓦斯體積分?jǐn)?shù)從3%提高到13%。隨著工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，高抽巷與裂隙帶貫通，抽采純量顯著提高。

1307工作面抽采混量與負(fù)壓的關(guān)系曲線如圖11所示。從圖11可看出，在抽采負(fù)壓不斷增大的同時(shí)，高抽巷鄰近層、采空區(qū)的抽采能力也增強(qiáng)，當(dāng)負(fù)壓為21 kPa左右時(shí)，抽采混量趨于穩(wěn)定，為300 m3左右，純量為45 m3。截止到1307工作面回采結(jié)束，高抽巷的標(biāo)況混量基本保持在350 m3，最高達(dá)到427.82 m3，抽采負(fù)壓為12～15 kPa。這說(shuō)明，在現(xiàn)有的2BEC72水環(huán)式真空泵的基礎(chǔ)上，抽采負(fù)壓為12～15 kPa時(shí)，抽采泵的抽采效果最佳，基本達(dá)到了瓦斯泵的極限抽采能力。

圖11 高抽巷抽采混量與負(fù)壓的關(guān)系曲線

(2)高抽巷抽采層位。高抽巷在抽采期間，隨著高抽巷垂直層位的變化、周期來(lái)壓及地質(zhì)因素的影響，其抽采純量和抽采濃度也會(huì)出現(xiàn)階段性下降的情況。

具體層位、純量和體積分?jǐn)?shù)之間的變化曲線如圖12所示。從圖12可看出，當(dāng)工作面推進(jìn)至247 m(對(duì)應(yīng)的高抽巷層位為41 m)，高抽巷抽采瓦斯體積分?jǐn)?shù)為12%，瓦斯抽采量為19 m3左右。當(dāng)推進(jìn)至253.4～990.1 m時(shí)，高抽巷距煤層垂直距離由41 m增加至45 m左右，瓦斯抽采純量和體積分?jǐn)?shù)也有一定程度增長(zhǎng)，瓦斯純量從19 m3增長(zhǎng)至31 m3，瓦斯體積分?jǐn)?shù)從12%提高至14%。從增長(zhǎng)幅度來(lái)看，瓦斯純量和抽采瓦斯體積分?jǐn)?shù)增長(zhǎng)幅度均大于高抽巷垂直距離的增長(zhǎng)幅度，說(shuō)明高抽巷最佳層位大于45 m[15]。后期當(dāng)高抽巷垂直距離為51 m時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的瓦斯純量為46.13 m3。

圖12 高抽巷垂直層位、純量、體積分?jǐn)?shù)隨工作面推進(jìn)時(shí)間的變化曲線

高抽巷利用負(fù)壓抽采可使采空區(qū)上隅角附近瓦斯流場(chǎng)重新分布，減小瓦斯向工作面涌出，大部分瓦斯流向高抽巷，對(duì)于降低上隅角瓦斯?jié)舛刃Ч@著[16]。

6 結(jié)論

(1)提出了高抽巷和底抽巷聯(lián)合抽采的瓦斯抽采技術(shù)，即在原有U型通風(fēng)的基礎(chǔ)上外加一條高抽巷、一條中部底抽巷和一條邊部底抽巷，邊部底抽巷掩護(hù)2個(gè)掘進(jìn)工作面的掘進(jìn)，中部底抽巷穿層區(qū)域條帶預(yù)抽本煤層瓦斯，高抽巷抽采上隅角瓦斯。

(2)通過(guò)理論分析并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，確定了邊部底抽巷、中部底抽巷和高抽巷的層位，并確定了邊部底抽巷和中部底抽巷的鉆孔布置方式。將1307邊部底抽巷層位布置在距3號(hào)煤層底板21.5 m處，從而掩護(hù)掘進(jìn)巷道兩幫各15 m的范圍是可行的。1307中部底抽巷最終層位布置在距底板7 m處，鉆孔掩護(hù)1307工作面150 m煤體，解決了工作面在回采過(guò)程中本煤層的瓦斯問(wèn)題。1307工作面高抽巷垂直位置距頂板50 m左右。

(3)分別對(duì)邊部底抽巷、中部底抽巷和高抽巷的抽采效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。邊部底抽巷掩護(hù)的煤巷掘進(jìn)工作面最大瓦斯體積分?jǐn)?shù)為0.48%，穿層鉆孔抽采有效降低了掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量。中部底抽巷抽采本煤層瓦斯后，瓦斯含量平均下降了4.18 m3/t。高抽巷正常抽采后，抽采負(fù)壓為12～15 kPa時(shí)，瓦斯純量為46.13 m3左右，減小了瓦斯向工作面涌出。

(4)實(shí)踐表明，1307工作面采用的高抽巷和底抽巷聯(lián)合抽采的瓦斯治理模式，降低了上隅角瓦斯?jié)舛?，解決了上隅角瓦斯超限問(wèn)題，1307邊部底抽巷掩護(hù)了13071和鄰近工作面13074巷的掘進(jìn)，中部底抽巷抽采了回采期間本煤層的卸壓瓦斯，保障了1307工作面的安全回采。