我国煤矿进入深部开采后,高瓦斯、低透气性突出煤层瓦斯灾害防治难度进一步加大,现有卸压增透技术在一定地质条件下能够取得较好应用效果,对深部煤层煤巷条带超前于措施钻孔的区域卸压增透技术尚不成熟,在如何充分利用底板措施巷实现主动性、均匀性卸压增透方面需要研究新的方法工艺。本文结合国家重点研发项目(2017YFC0804206),提出了一种新的深部煤层煤巷条带底板巷卸压抽瓦斯防突方法,以丰城曲江煤矿为工程背景,综合多种研究方法,以卸压增透试验为基础,研究了底板巷卸压增透机理、覆岩变形特征、关联影响因素,得到了底板巷上覆煤层变形、应力、渗透率变化规律及安全岩柱的确定方法,完善了底板巷掘进安全保障技术,优化了抽瓦斯钻孔布置工艺,考察了防突效果,创新了煤巷条带区域性防突方式。(1)分析了深部煤层煤巷条带底板巷卸压应力变化路径,试验研究了恒定围压轴向加卸载煤体强度、渗透率变化规律,卸载过程煤体渗透率增高;针对不同围压和瓦斯压力条件,煤体渗透率随瓦斯压力增大、围压增高均呈对数关系增加,深部高应力、高瓦斯煤层轴向卸载渗透率能够显著提高。(2)基于统一强度准则及非关联流动法则、流变时间效应,建立了深部巷道围岩应力和变形解析方程,结合曲江煤矿213底板巷工程条件进行了试算,底板巷对上覆煤层卸压程度由巷道中心向两侧逐渐减小,随至底板巷距离增加逐渐降低,随时间推移有较大提升;研究了深部煤层煤巷条带底板巷卸压的破裂分区、透气性变化规律,213底板巷对上覆煤巷条带有效卸压距离小于13.6m;构建了底板巷安全岩柱确定方法模型,213底板巷理论最小安全距离为7.43m。(3)设计了四面加载高应力相似模拟试验,模拟了曲江煤矿213底板巷布置于煤层底板10m时覆岩位移变化、裂隙发育、应变分布;埋深800m时底板巷顶板及两帮影响范围均达到10m以上,巷道中心线两侧各15.6m范围的煤层处于卸压状态;煤巷开挖后两巷间岩柱保持了较好的稳定性,验证了安全岩柱确定方法的合理性及底板巷位置的可靠性。(4)建立了反映煤体屈服破坏非线性变化的FLAC3D有限差分数值分析模型,研究了底板巷布置间距、地层倾角、埋深、水平应力侧压系数等静态因素及其掘进动态变化对上覆煤岩层应力影响的演化规律,随布置间距增大卸压效果逐渐减弱,随倾角增大最佳卸压位置向下帮呈对数关系偏移、卸压程度逐渐降低,随埋深的增加卸压程度呈指数关系增大,随水平应力侧压系数的增大卸压程度逐渐降低,随滞后掘进面距离增加走向卸压影响逐渐增大后趋于稳定、产生一定滞后效应;曲江煤矿213底板巷布置间距11.2m时,卸压稳定的滞后掘进面最小距离为25m。(5)建立了反映煤层变形及瓦斯流动的多场耦合COMSOL数值分析模型,研究了底板巷对上覆煤层瓦斯卸压、渗流速度的影响规律,瓦斯卸压效果和渗流速度随底板巷布置间距增大呈负指数关系下降,随时间和滞后掘进面距离增加均呈对数关系增加;曲江煤矿213底板巷对上覆煤层卸压增透效果明显的底板巷布置间距小于11m,布置间距11.2m时达到卸压稳定的滞后掘进面最小距离为30m;研究了底板穿层抽采瓦斯钻孔对上覆煤层卸压影响规律,提出了基于底板巷卸压的煤巷条带非等间距钻孔布置方式。(6)基于“时间、空间、突出危险性”时空关系,提出了深部煤层煤巷条带底板巷卸压抽瓦斯防突方法,主要包括底板巷合理位置确定、掘进安全保障技术及瓦斯抽采钻孔布置;确定了试验区底板巷与煤层合理间距为10～15m,形成了长、短钻探相结合的掘进安全保障技术,开展了研究成果应用及卸压增透、抽采防突效果考察,卸压后煤巷条带煤层透气性系数提高到12.10～55.74倍、抽采有效半径至少增加20%～40%,表明卸压增透抽瓦斯防突效果显著。图[151]表[32]参[196]