突出煤层煤巷上下帮卸压消突规律研究

孙娈娈 王中华

（1.重庆能源工业技师学院，重庆 400037；2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆 400037；3.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400037）

煤与瓦斯突出灾害严重制约着煤矿的安全生产[1-2]。目前，煤巷突出防治的区域措施主要有保护层开采[3-4]和预抽煤层瓦斯[5-6]。曲江煤矿煤巷两侧预抽效果采用残余瓦斯含量检验，针对突出煤层煤巷上下帮较小范围内卸压消突规律缺乏精细化研究。

1 试验区概况

试验地点为江西曲江煤矿706 工作面，该工作面走向长度210 m，倾斜长度136 m。根据已掘进巷道揭露情况，地质构造较复杂，断层发育。煤层结构单一简单，煤厚2.6～3.0 m，平均厚度2.8 m。煤层以粉状为主，块状次之，内生节理发育，局部有夹矸及煤层变薄现象。

考察地点在706 顺槽34#～52#抽采钻孔之间。706 顺槽上帮考察钻孔施工时，34#～42#抽采钻孔之间煤层已采用1.5 m 抽采半径抽采了73 d，43#～52#抽采钻孔之间煤层已采用1.0 m 抽采半径抽采了74 d，抽采钻孔孔深为70.5～72 m。706 顺槽下帮考察钻孔施工时，34#～40#抽采钻孔之间煤层已采用2 m抽采半径抽采了61 d，41#～52#抽采钻孔之间煤层已采用1.0 m 抽采半径抽采了40 d，抽采钻孔孔深为32～43.2 m。

2 考察方案

2.1 考察钻孔设计

考察地点在706 顺槽34#～52#抽采钻孔之间，上帮、下帮各布置6 个钻孔，共施工12 个考察钻孔（如图1）。考察钻孔直径75 mm，钻孔方位角垂直煤壁，钻孔坡度+12°，钻孔深度30 m。

图1 考察钻孔布置示意图（m）

2.2 考察参数及要求

每个考察钻孔每钻进1 m 测试该段内全部钻屑量S，每钻进2 m 测试一次钻屑解吸指标K1，并测试不同位置的残余瓦斯含量W。706 顺槽上帮、下帮每个钻孔均测试4 个位置（1#、4#钻孔测试孔深10 m、14 m、20 m、30 m 处，2#、5#钻孔测试孔深6 m、14 m、17 m、30 m 处，3#、6#钻孔测试孔深10 m、17 m、20 m、30 m 处）。钻屑瓦斯解吸指标临界值K1=0.5 mL/g·min1/2，钻屑量临界值S=6 kg/m，残余瓦斯含量临界值W=8 m3/t。

3 煤巷两侧卸压消突规律

3.1 残余瓦斯含量考察结果分析

（1）706 顺槽上帮

706 顺槽上帮实测原始瓦斯含量11.746 m3/t，706 顺槽上帮距离煤壁30 m 深度范围内实测B4 煤层残余瓦斯含量为3.277 8～5.381 2 m3/t，计算得出瓦斯含量下降率为54.19%～70.78%。残余瓦斯含量随着距离巷道煤壁深度的增大而逐渐增大。取每个钻孔的瓦斯含量下降率最小值进行拟合，可得B4煤层瓦斯含量下降率V距706 顺槽上帮煤壁深度L的关系：V=-0.759 8e-0.011L（0 m ≤L≤30 m）。

（2）706 顺槽下帮

706 顺槽下帮实测原始瓦斯含量11.746 m3/t，706 顺槽下帮距离煤壁30 m 深度范围内实测B4 煤层残余瓦斯含量为4.073 9～4.363 2 m3/t，计算得出瓦斯含量下降率为62.85%～69.93%。残余瓦斯含量随着距离巷道煤壁深度的增大而逐渐增大。取每个钻孔的瓦斯含量下降率最小值进行拟合，可得B4煤层瓦斯含量下降率V距706 顺槽下帮煤壁深度L的关系：V=-0.729 1e-0.005L（0 m ≤L≤30 m）。

3.2 钻屑量考察结果分析

（1）706 顺槽上帮

每个钻孔每施工1 m 测试一次钻屑量S值（钻孔直径75 mm），706 顺槽上帮1#～6#考察钻孔钻屑量变化曲线如图2。由图2 可知，B4 煤层706 顺槽上帮6 个测试钻孔实测的每米钻屑量S值为1.2～16.1 kg/m，钻屑量随着距钻孔深度的增加而逐渐增大，但均小于临界值18 kg/m。

图2 706 顺槽上帮钻屑量变化曲线

（2）706 顺槽下帮

每个钻孔每施工1 m 测试一次钻屑量S值（钻孔直径75 mm），706 顺槽下帮1#～6#考察钻孔钻屑量变化曲线如图3。由图3 可知，B4 煤层706 顺槽下帮6 个测试钻孔实测的每米钻屑量S值为2.0～15.8 kg/m，钻屑量随着距钻孔深度的增加而逐渐增大，但均小于临界值18 kg/m。

图3 706 顺槽下帮钻屑量变化曲线

3.3 钻屑解析指标考察结果分析

（1）706 顺槽上帮

每个钻孔每施工2 m 测试一次瓦斯解析指标K1值，706 顺槽上帮1#～6#考察钻孔钻屑解吸指标的变化曲线如图4。由图4 可知，706 顺槽下帮6 个测试钻孔实测的钻屑解吸指标K1值为0.01～0.50 mL/g·min1/2，最大值在孔深30 m 处，表明钻孔30 m 以浅区域的钻屑解吸指标K1值小于临界值0.50 mL/g·min1/2。

图4 706 顺槽上帮钻屑解吸指标变化曲线

（2） 706 顺槽下帮

每个钻孔每施工2 m 测试一次瓦斯解析指标K1值，706 顺槽下帮1#～6#考察钻孔钻屑解吸指标的变化曲线如图5。由图5 可知，B4 煤层706 顺槽下帮的6 个测试钻孔实测的钻屑解吸指标K1值为0.01～0.44 mL/g·min1/2，表明钻孔30 m 以浅区域的钻屑解吸指标K1值小于临界值0.50 mL/g·min1/2。

图5 706 顺槽下帮钻屑解吸指标变化曲线

4 结论

（1）706 顺槽上帮实测的每米钻屑量S值为1.2～16.1 kg/m，均小于临界值18 kg/m；实测的钻屑解吸指标K1值为0.01～0.50 mL/g·min1/2，在孔深30 m 处达到临界值0.50 mL/g·min1/2。实测残余瓦斯含量比原始煤层瓦斯含量下降了54.19%～70.78%，瓦斯含量下降率V距706 顺槽上帮煤壁深度L的关系式为：V=-0.759 8e-0.011L（0 m ≤L≤30 m）。

（2）706 顺槽下帮实测的每米钻屑量S值为2.0～15.8 kg/m，均小于临界值18 kg/m；实测的 钻 屑 解 吸 指 标K1值 为0.01～0.44 mL/g·min1/2。实测残余瓦斯含量比原始煤层瓦斯含量下降了62.85%～70.78%，瓦斯含量下降率V距706 顺槽下帮煤壁深度L的关系式为：V=-0.729 1e-0.005L（0 m ≤L≤30 m）。