基于底板岩巷全生命周期瓦斯治理技术研究
翟成
唐伟
中国矿业大学 安全工程学院,江苏 徐州 221116;中国矿业大学 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,江苏 徐州 221116
摘要：对于缺乏开采保护层条件的矿井,底板岩巷条带预抽煤层瓦斯是主流瓦斯治理方法.分析指出底板岩巷在实际应用中存在空间层位选择差异较大、穿层冲孔致煤巷围岩稳定性差、底板岩巷掘进造价高且利用效率低等问题.以底板岩巷为基础,考虑整个煤炭生产过程中的瓦斯问题,提出了基于底板岩巷全生命周期瓦斯治理技术,形成了"层位优选-穿层冲孔-穿层注浆-采动抽采-矸石回填"五位一体的瓦斯综合治理模式.以首山一矿为例,通过测定采煤工作面地层的岩石力学性质,基于数值方法分析了巷道掘进和工作面回采条件下底板岩巷的稳定性,根据围岩损伤特征和采动围岩应力分布,确定了将底板岩巷布置在采煤工作面运输巷下部 16 m、与上部运输巷内错 1m位置.对底板岩巷穿层水力冲孔钻孔布置进行优化,设定了组间距 6.4 m、每组按单双号交错打孔的方案,通过测定水力冲孔钻孔残余瓦斯压力得出水力冲孔有效影响范围超过 4m,钻孔瓦斯浓度较高、衰减较慢,条带预抽效果良好.通过穿层注浆技术改善上部破碎煤体性质,钻孔窥探显示经过穿层注浆加固后的煤体强度提高、破碎程度降低,巷帮变形量监测结果表明巷道围岩整体稳定性较好、煤层强度提高,钻屑量监测结果表明注浆加固范围超过 5m,有效降低了巷道掘进的突出危险性.通过底板岩巷穿层钻孔,对工作面回采期间采动卸压瓦斯进行抽采,发现采动有效影响范围为采煤工作面前方 50 m,采动影响区内瓦斯抽采效果良好,采煤工作面风流瓦斯体积分数降低至 0.45%以下,有效降低了采煤工作面瓦斯浓度.回采结束后,设计了底板岩巷矸石回填方法,以降低矸石出井成本,提高巷道利用效率.
关键词：底板岩巷全生命周期瓦斯综合治理条带预抽瓦斯穿层水力冲孔穿层注浆采动抽采矸石回填
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51925404)
论文发表日期：2023-06-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 95-103,167 )
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