单一煤层瓦斯抽采方式优化
东峰煤矿瓦斯抽采系统管网优化
和三采区由中期进、回风井服务，四采区由后期的 回风井服务。目前良户风井瓦斯抽采泵站服务于一 采区生产，泵站运行情况良好。若利用良户风井回 风井服务于二采区，将来通风路线较长，管路阻力 损失较大，且良户风井泵站内瓦斯抽采泵不能满足 二采区和三采区安全生产的需要，同时一采区结束 后还要维护一采区的巷道，按照计划一采区回采结 束后，良户风井将关闭。同时根据矿井规划，中期 回风井将在 2017 年施工到位，在中期回风井安设 瓦斯抽放系统能够实现，既缩短了管路铺设长度， 减小了设备的投入，同时减小了管路阻力损失。
(Dongfeng Coal Mine Co., Ltd., Shanxi Lanhua Group, Shanxi Jincheng 048001)
Abstract:In view of the high gas content in the second mining area of No. 3 coal seam in Dongfeng Coal Mine, in order to strengthen gas extraction and reduce gas content, the gas extraction pipeline network was optimized by combining theoretical analysis with field practice. The present situation of pipeline layout in No. 3 coal seam No. 2 mining area and two kinds of pipeline network layout schemes are analyzed and compared, and the layout mode of gas extraction pipeline network is determined. Specific pipe materials and diameters are selected through theoretical calculation, and technical measures for pipe installation are formulated, and good application results are achieved. Key words: gas extraction pipeline network layout system optimization
煤矿瓦斯抽采方法优化研究
煤矿瓦斯抽采方法优化研究煤矿瓦斯是一种常见的有害气体，对矿工的生命安全和矿井的生产安全造成了很大的威胁。
因此，煤矿瓦斯抽采方法的优化研究成为了煤矿安全管理的重要课题之一。
一、煤矿瓦斯抽采方法的现状目前，煤矿瓦斯抽采方法主要包括机械抽采和化学抽采两种。
机械抽采是通过设置抽采设备，将瓦斯抽出矿井，以减少瓦斯浓度，降低瓦斯爆炸的危险性。
而化学抽采则是通过添加化学药剂，使瓦斯分子与药剂反应生成无害物质，从而达到抽采的目的。
然而，这些传统的瓦斯抽采方法存在一些问题。
机械抽采虽然能够有效地降低瓦斯浓度，但设备成本高、能耗大，且对瓦斯抽采效果受到矿井地质条件的限制。
化学抽采虽然可以有效地降低瓦斯浓度，但药剂的使用成本高，且对环境造成一定的污染。
二、煤矿瓦斯抽采方法的优化研究方向针对传统瓦斯抽采方法存在的问题，研究人员提出了一些优化研究方向，以寻找更加经济、环保、高效的瓦斯抽采方法。
1. 新型机械抽采设备的研发研究人员可以通过改进和创新机械抽采设备，降低设备成本和能耗，提高设备的抽采效率。
例如，可以研发一种新型的高效瓦斯抽采风机，通过改进叶片结构和风机转速，提高风机的抽采效果，降低能耗。
同时，还可以研发一种智能化的瓦斯抽采设备，通过传感器和控制系统的应用，实现对矿井瓦斯浓度的实时监测和调控，提高瓦斯抽采的精确度和效率。
2. 瓦斯抽采与矿井通风的协同优化瓦斯抽采与矿井通风是密切相关的，两者的协同优化可以提高瓦斯抽采的效果。
研究人员可以通过优化矿井通风系统，改善矿井的通风状况，提高瓦斯抽采的效果。
例如，可以通过合理布置通风风门和风机，使矿井通风系统能够更好地覆盖到瓦斯积聚区域，提高瓦斯抽采的效率。
3. 瓦斯抽采与煤矿开采的协同优化瓦斯抽采与煤矿开采是相互影响的，两者的协同优化可以提高瓦斯抽采的效果。
研究人员可以通过优化煤矿开采方式，减少矿井瓦斯的产生量，降低瓦斯抽采的难度。
例如，可以通过改变煤层开采的顺序和方法，减少煤层的瓦斯含量，从而降低瓦斯抽采的难度和成本。
矿井瓦斯抽采系统优化研究
效 提 高 了 瓦斯 抽 放 率 ， 增 强 了低 浓度 瓦 斯 排 空 管 路 的安 全 性 。 关键词 ： 高瓦斯 ； 低透 气性 ； 瓦斯抽采； 高、 低 负 压
重 的 国家 。尽管 多数 突 出矿 井 、 高瓦 斯矿 井 已建 立瓦 斯抽 采 系统 ， 但 随着 开采 深度 的不 断增 加 ， 瓦斯
有煤 安标 志 ， 不符合 《 煤 矿 低 浓 度 瓦斯 管 道 输 送 安
全保 障系 统设计 规 范》 。 鉴于 此 ， 在 前人 研究 基础 上 ， 对 霍尔 辛赫煤 矿原
中图分类号 ： Ｔ Ｄ ７ １ ２ 文 献 标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ３— ０ ５ ０ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０— ０ ０ ０ １ — ０ ４
Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｍ ｉ ｎｅ Ｇａ ｓ Ｅｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
有 回风井 地 面瓦斯 抽 采 系 统 的服 务 范 围进行 优化 ， 由全 矿井 缩 小 到 只 负 责 二 、 三盘区 （ 该 盘 区 投 产 达 产时 矿井 瓦 斯 涌 出量 为 １ ２ ０ ． ９ １ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ） 的 瓦 斯 抽
涌 出量 、 煤与 瓦斯 突 出危 险不 断增 大 ， 高瓦斯 突 出矿
Ｌ ｉ Ｘｉ ａ ｏ ｂ ａ ｉ
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｈｏ ｌ ｚ ｅ ｒ ｘ ｉ ｎ ｈ ｅ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｃ ｏ ．， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｉ ０ ４ ６ ６ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ） Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｇ ａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｐ ｐ ｒ ｉ ｏ ｒ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｍｉ ｎ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ． Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ａ ｌ ｄ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｇ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｊ ｏ ｒ ｉ ｔ ｙ ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｅ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｏ ｌ ｏ ｎ ｇ ｅ ｒ ａ ｄ ａ ｐ ｔ
煤矿瓦斯抽采“三化一工程” 实施意见
第一章总则1.为夯实瓦斯抽采管理基础，规范瓦斯抽采管理，促进瓦斯抽采钻孔施工质量、瓦斯管理水平和瓦斯抽采效能提升，通过开展瓦斯治理“三化一工程”（抽采标准化、打钻视频化、计量精准化、一个钻孔就是一项工程）工作，达到强基础提效果，实现瓦斯治理根本好转，实现矿井高产高效, 为瓦斯利用创造条件，实施瓦斯发电，形成“以用促抽，以抽促用"良性循环。
根据相关法规规章标准、上级有关要求及外地瓦斯抽采管理实践经验，制定本实施意见。
2.瓦斯抽采应坚持“应抽尽抽、多措并举、抽、掘、采平衡”的原则。
瓦斯抽采系统应当确保工程超前、能力充足、设施完善、计量准确；抽采管理确保机构健全、制度完善、执行到位、监督有效。
3.义煤公司、矿井主要负责人为所在单位瓦斯抽采的第一责任人，负责组织落实瓦斯抽采所需的人力、财力和物力，制定瓦斯抽采达标工作各项制度，明确相关部门和人员的责、权、利，确保措施落实到位和抽采达标。
4.义煤公司、矿井总工程师对瓦斯抽采工作负技术责任，负责组织编制、审批、检查瓦斯抽采达标规划、年度计划、区域瓦斯治理方案、安全技术措施的落实、区域措施效果检验和抽采达标评判报告的审核工作；5.义煤公司“一通三防”副总经理，矿井防突矿长负责分管范围内瓦斯抽采相关工作的组织和落实。
6.通风处负责指导三化一工程的实施和组织验收考核。
7.安监局负责现场管理和计划、措施等落实情况的监督检查。
8.义煤公司及矿井的各职能部门负责人在其职责范围内对瓦斯抽采有关工作负责。
第二章抽采标准化一、工作面瓦斯抽采工程施工设计编制1.设计依据矿井瓦斯抽采工程设计、采区、工作面防突专项设计等。
2.设计说明书内容工作面概况、瓦斯抽采方法、抽采钻孔布置图、钻孔参数表（钻孔直径、间距、开孔位置、钻孔方位、倾角、深度等）、施工要求、钻孔（钻场）工程量、施工设备与进度计划、封孔方法与结构、连孔布置、管路及附属装置布置、计量装置布置、有效抽采时间、预期效果以及组织管理、需用图纸等。
瓦斯抽采存在问题及改进措施
瓦斯抽采存在问题及改进措施摘要：随着我国煤炭产业的发展，全国年抽采瓦斯量正逐年上升，但抽采率仍然很低，每年有大量的瓦斯泄漏到大气中去，没有被有效利用。
虽然从客观角度讲，抽采过程中存在着大量非人为方面的问题，制约着抽采的成果，但仍需要我们不断地通过研究和实践，进一步分析出存在的问题，并提出正确有效的改进措施来提高抽采技术和抽采率，才能更加适应经济的持续增长和社会的总体需求。
本文将从四个方面分析瓦斯抽采存在的问题，进一步总结出改进的措施。
关键词：瓦斯；煤矿；问题；措施前言：瓦斯是我们生活中非常重要的能源之一，世界上已有大部分国家提倡大量利用瓦斯来取代容易造成污染的汽油，我国也正积极地提高和发展瓦斯抽采技术，以期满足日益增长的社会需求。
上世纪60年代开始，瓦斯技术陆续由国外进入我国，相比其他国家，我国的瓦斯抽采技术发展的时间较短，技术还不够成熟。
瓦斯的抽采率不仅受技术的制约，同时也有一定的客观因素，比如煤、岩的瓦斯含量，煤层赋存条件，围岩性质、矿业企业自身存在的安全风险等，需要我们不断地客服客观因素，提高抽采技术，最大可能地提高抽采效率，降低抽采风险。
1.瓦斯抽采存在的问题1.1煤层较软，透气性低我国只有近5%的高瓦斯和突出矿井所开采的煤层是高透气煤层，超过95%的矿井所开采的煤层为低透气煤层（如图1），其透气性不超过10-3mD，只能勉强抽采，甚至难以抽采，这是制约瓦斯抽采的最主要客观原因。
另外，我国绝大部分矿井煤层普遍较软，或软分层较厚，较容易出现打钻难、塌孔、喷孔等现象。
目前分布在辽宁、吉林、包头等地的主要矿区，普遍存在这一问题，尤其是突出软煤层中打钻的难题不易解决。
图1 瓦斯抽采煤层图1.2抽采过程时间较短，方式单一由于地质环境的影响，给瓦斯抽采工程在作业时间上带来不同程度的制约，例如地下断层会存在一定的构造裂隙，极易引发出水，地下水给安全生产带来了隐患。
另外，作业面的尺寸计算失误、矿井自身存在隐患或已发生的安全事故等采掘失调现象，都限制了瓦斯的抽采时间，一些矿井每年的抽采时间不足8个月，而部分矿井甚至只有1个月，全国矿井平均每年抽采时间不足4个月。
煤矿瓦斯抽采系统标准及相关要求
瓦斯抽采系统标准及相关要求一、瓦斯抽采管理规范总则第一条所有生产矿井必须建立地面永久抽采系统，并形成以地面永久抽采系统为主、井下移动抽采系统为补充的格局。
第二条优化抽采设计，强化抽采管理，做到抽采规范化、精细化、最大化,实现高、低浓瓦斯分开抽采。
抽采泵站第三条矿井抽采系统能力必须满足安全生产需要。
抽采泵必须具有不小于系统需要抽采最大流量2倍的能力。
抽采泵必须配备同等能力的备用瓦斯抽采泵。
第四条抽采泵站必须有直通矿调度所的电话和检测管道瓦斯浓度、温度、流量、压力等参数的仪表，必须实现自动计量并上传至矿井安全监控系统。
抽采泵站必须安设断水保护装置、瓦斯传感器和开停传感器。
抽采泵出气侧及瓦斯气罐和利用装置进气侧，必须安设有防爆、防回火和防回气等安全装置。
第五条抽采泵站必须有专人值班，当抽采泵停止运转时，必须立即向调度所报告并启动备用泵。
如果利用瓦斯，在抽采泵停止运转后，必须通知利用瓦斯的单位。
恢复供气前必须取得利用单位同意后，方可供应瓦斯。
第六条抽采泵站计划停泵、倒换泵，以及抽采系统调整，必须提前编制措施，提出申请，由矿总工程师审批执行。
抽采管路第七条抽采系统的管路应与抽采泵相匹配。
抽采干管设计要有系统需要抽采最大流量的1.5～2.0倍能力，采掘工作面支管设计要有需要抽采最大流量的1.3～1.5倍能力。
上隅角埋管合计抽采能力应不小于设计抽采能力。
第八条抽采管路管径按下式计算（选用管径时，要按相应富余系数扩大管径或增加管路）D=0.1457(Q/V)1/2Q----管路设计服务流量，m3/min；D----管径，m；V----管道内气体设计流速，其中，抽采干管取V≤15m/s,支管取V≤12m/s。
第九条抽采管路要敷设平直，分岔处设置控制阀门，放水器安设处抽采管距巷道底板高度应不小于500mm。
抽采管路投入使用前，必须进行打压、试漏，并将管内杂物清除干净。
第十条地面永久抽采泵站抽采高浓度瓦斯时，抽采浓度不低于30%,抽采低浓度时，抽采浓度应不低于5%。
瓦斯抽采安全技术措施
总结瓦斯抽采安全技术措施的优点与不足
发展方向加强瓦斯抽采安全技术措施的研究和开发，提高技术水平和应用效果。加强与国际先进技术机构的合作和交流，引进和吸收先进技术经验。加强与高校、科研机构的合作，推动科技创新和人才培养。具体措施加大对瓦斯抽采安全技术措施的投入和研发力度，提高技术水平和应用效果。加强对瓦斯抽采安全技术措施的宣传和推广，提高社会认知度和重视程度。加强对瓦斯抽采安全技术措施的监督和管理，确保实施效果和安全生产。
通过记录从开始抽采到结束抽采所需的时间，评估瓦斯抽采的效果。
瓦斯抽采效果评估方法
瓦斯抽采效果评估实践
通过建立瓦斯抽采数据库，收集和分析瓦斯抽采数据，以便进行效果评估。
建立瓦斯抽采数据库
定期进行瓦斯抽采效果评估，并将结果向上级管理部门报告。
定期评估和报告
通过增加抽采面积，提高瓦斯的抽采量。
增加抽采面积
建立完善的抽采管理体系
建立完善的抽采管理体系，包括人员培训、设备维护、安全检查等方面，确保瓦斯抽采工作的顺利进行。
加强现场监控
加强现场监控，对瓦斯抽采过程中的各项参数进行实时监测和记录，及时发现和处理异常情况。
选择合适的抽采设备
选择符合要求的抽采设备，确保设备的性能和质量达到标准要求。
瓦斯抽采安全技术措施的基本内容
瓦斯抽采设备选择及维护
瓦斯监测设备
选择合适的瓦斯监测设备，包括气体分析仪、流量计、压力计等，以保证对瓦斯抽采过程进行实时监测和记录。
设备维护保养
建立完善的设备维护保养制度，定期对设备进行检查、维修和保养，以保证设备的正常运转和延长设备使用寿命。
瓦斯抽采安全保障措施
03
瓦斯抽采现场安全管理
抽采现场安全检查
浅谈如何提高煤矿瓦斯抽采效率
浅谈如何提高煤矿瓦斯抽采效率摘要：随着时代的发展，社会各领域均迎来了高速发展的黄金时期。
能源作为社会发展的根本的动力，加强对能源开发的研究与探析显得尤为必要。
众所周知，煤矿开采过程中瓦斯的产生与积累会对工程的开展造成极大的安全隐患，为了实现煤炭行业的高速发展，为了加强煤矿产业的安全建设。
加强对煤矿瓦斯抽取方式与抽取效率的研究具有十分重要的现实意义。
放眼当下，我国的煤矿瓦斯抽取技术已经相对成熟，但是鉴于多种因素的影响，实际工作的开展过程中仍旧存在有很多的不足，这些问题的存在对于煤矿行业的未来发展显然是十分不利的。
本文以此为基础，就煤矿开采过程中提高瓦斯抽取效率的相关问题展开探析，旨在为今后相关领域的发展提供积极的参考。
关键词：煤矿；瓦斯抽取；效率提升探析引言：煤炭作为我国社会发展的一种基础性能源，其开发力度与利用程度对于我国经济发展的影响举足轻重。
进入新世纪以来，随着我国经济的持续增长，对于煤炭资源的需求量也与日俱增。
随着煤炭开采量的不断增加，煤炭资源的开采条件也在不断的恶化。
这其中主要表现在煤炭开采深度的增加，煤矿中瓦斯含量的增加等等。
这些问题的存在不仅严重威胁到煤矿的作业人员，对于社会的持续发展也会造成很多不利的影响。
如何就现有条件加强对瓦斯抽取技术的优化，如何切实提高瓦斯的抽取与使用效率，这些问题对于相关从业者而言，已经成为亟待解决的难题。
一、煤矿中瓦斯抽取作业简述1.1、瓦斯抽取的重要性随着我国煤矿行业的深入发展，瓦斯安全事故的发生也屡见不鲜。
就瓦斯安全事故的分类而言，可以分为瓦斯爆炸，瓦斯燃烧，瓦斯致作业人员窒息等。
总体而言，瓦斯安全事故的主要原因便是煤矿中瓦斯含量超出了安全的标准，进而为事故的发生制造了条件。
所以加强对煤矿中瓦斯含量的积极控制十分必要，而瓦斯抽取作业的开展便是有效降低煤矿中瓦斯密度的有效措施，所以瓦斯抽取作业的开展对于煤炭领域的发展至关重要。
就相关数据显示，当煤矿中的瓦斯含量达到了百分之五到百分之十五，那么便具备了瓦斯爆炸的可能。
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单一煤层瓦斯抽采方式优化布置申子民（冀中能源峰峰集团有限公司河北邯郸 05600）摘要：介绍了单一煤层瓦斯抽采钻孔在空间位置的优化布置。
分析了回采工作面在开采过程中，煤层顶板变化规律以及应力分布、瓦斯涌出、分布特点，不同时期，合理选择钻孔的空间位置，同时采取双系统分源抽采工作面瓦斯，提高瓦斯抽采率，治理单一煤层工作面高瓦斯问题。
关键词：瓦斯，抽采方式，优化1 单一煤层工作面瓦斯抽采现状及存在问题1.1 煤矿单一煤层工作面瓦斯抽采现状自2003年后，各煤矿开始采用回采工作面高位钻孔即顶板走向长钻孔抽采回采工作面瓦斯方式，取得了一定的效果。
目前，各矿治理单一煤层回采工作面瓦斯问题主要是采取高位钻孔以及上隅角埋管抽采瓦斯方式。
高顶钻孔布置方式：《峰峰集团公司一通三防管理规定》第１３７条规定，瓦斯涌出量大于５m3/min的大煤回采工作面，必须采用高位走向钻孔、本煤层钻孔、上隅角埋管等瓦斯抽采方法进行抽采；高位钻场内错运料巷10—20m，和大煤顶板间距不得小于3m，数量不少于5个，相邻钻场的钻孔压茬距离大于20m。
钻孔终孔位置水平投影距运料巷3m～15m，垂直距煤层顶板10～20m。
上隅角埋管瓦斯抽采方式：在工作面运料巷埋设瓦斯抽采管，每隔5～10m，安设一个马蜂窝三通，抽采上隅角采空区瓦斯。
高顶钻孔、预抽钻孔以及上隅角埋管均利用一趟瓦斯抽采主管路系统。
1.2 传统布置方式存在的问题第一，目前的高顶钻孔布置方式，钻孔终孔位置和开孔位置距煤层顶板差距较大，抽采量不均衡；受冒落角度影响，距运料巷较近的钻孔不起作用，实际瓦斯抽采效果差；第二，高顶钻孔、上隅角埋管以及煤层预抽钻孔互相影响，各自需要的抽采量和抽采负压无法达到最优组合，工作面瓦斯抽采率低，仅30—40%，已无法满足随着开采深度的延深瓦斯涌出量逐渐增加的大瓦斯工作面瓦斯治理要求。
第三，工作面开采初期，老顶未跨落，瓦斯突然沿顶板裂隙涌出，多次给工作面安全生产造成严重影响；第四，工作面过钻场期间，由于顶板岩性不同，跨落步距不同，前后高顶钻孔不能正常衔接，造成工作面瓦斯抽采量降低，大量瓦斯进入采空区和钻场，出现瓦斯超限事故，影响工作面正常生产。
2 影响高顶钻孔布置的因素分析通过对工作面顶板来压、跨落规律分析，结合钻孔抽采量变化，影响高顶钻孔布置的因素主要有以下几个方面：①老顶的初次破断和周期性破断对高顶钻孔布置的影响由于煤系岩体的分层特性差异，各岩层在岩体活动中的作用是不同的。
有些较为坚硬的厚岩层在活动中起控制作用，即承载主体或骨架作用。
通常将在采场覆岩层中存在着多层岩层时，对岩体活动起控制作用的岩层称为老顶。
老顶本身具有很强的抗扰动能力，工作面初采或开采厚度、范围较小时，不能使其破断失稳，一方面其形成某种力学结构形成支撑其上覆岩体的载荷，另一方面又以这种结构保护着回采空间，阻止覆岩的跨落、断裂及弯曲变形向上发展。
如图1跨落法回采工作空间的变化图。
当开采空间足够大到一定的临界尺寸时，该坚硬厚岩层所形成的结构破断失稳，而且这种破断失稳具有周期性。
老顶的这种性质，对工作面初采期间高顶钻孔布置层位以及正常生产期间高顶钻孔布置都有很大影响。
（a）(b) (c)图1 跨落法回采工作空间的变化图初采期间，由于老顶作用，直接顶跨落，老顶（及老顶）不跨落或离层，布置到老顶内的钻孔段岩层未产生离层或横断，则透气性和瓦斯没有变化或变化不大。
老顶周期性跨落步距长短，则影响前后高顶钻孔压茬距离。
跨落步距越长，要求的压茬距离越长，否则后面的高顶钻孔不能正常衔接，瓦斯涌入采掘空间，造成瓦斯超限。
②老顶所在层位对高顶钻孔布置的影响。
老顶距煤层顶板越近，或无直接顶，初次来压前，顶板不破坏，岩石透气性不变，或变化较小，高顶钻孔布置选择位置困难，初采期间瓦斯抽采效果不佳；老顶距煤层越远，直接顶越厚，随工作面推进，直接顶随采随跨落，高顶钻孔布置在直接顶内，初采期间，即可以抽采大量瓦斯。
直接顶较厚，老顶跨落在破碎的直接顶上，分布较均匀，主要以破断垂直裂隙为主，但距运料巷一定距离内，老顶形成悬梁结构和走向断裂裂隙。
如果钻孔布置在老顶悬梁或未穿透走向断裂裂隙，高顶钻孔起不到抽采效果。
所以高顶钻孔必须避开悬梁结构，多次穿透走向断裂裂隙，才可以提高瓦斯抽采效果。
③回采空间周围应力分布对高顶钻孔布置的影响根据西德埃森采矿研究中心对回采空间周围应力分布模拟实验，回采空间周围切应力分布如图2 。
图2 回采空间周围切应力分布图由上图可以看出，一定范围内进入采空区越远，切应力越大，顶板越易受切应力作用跨落形成冒落带、裂隙带，高顶钻孔处透气性越好，越易抽采瓦斯；越靠近周围煤柱，包括上、下两巷，切应力越小，顶板不易跨落，跨落形成“三带”越滞后，高顶钻孔处透气性越差，越不易抽采瓦斯，且前后相邻钻场的高顶钻孔压茬距离要求越长。
④瓦斯抽采系统能力对高顶钻孔布置的影响。
由于瓦斯比空气轻，采空区瓦斯呈层状分布，由裂隙带到冒落带，瓦斯含量逐渐降低，透气性逐渐加大。
所以钻孔位置越高，抽采瓦斯含量越高，绝对抽采能力越大，抽采瓦斯需要负压越大，钻孔影响范围越小；钻孔布置越低，抽采瓦斯含量越低，绝对抽采能力越低，抽采负压越低，抽采越容易。
（绝对抽采能力是指一定的瓦斯抽采系统抽采纯瓦斯能力）考虑采空区围岩瓦斯解析释放，在解析瓦斯压力以及工作面通风负压作用下，瓦斯逐渐向工作面上隅角方向汇集，经工作面上出口排出，如果服务于工作面瓦斯抽采系统能力越大，高顶钻孔可以布置越低。
⑤煤岩层瓦斯涌出量对高顶钻孔布置的影响。
煤岩层瓦斯涌出量越大，也就是解析释放的瓦斯充斥采空区内的速度越快，含量越高，采空区裂隙带到冒落带瓦斯含量递减率越小。
高顶钻孔布置可以越低；煤岩层瓦斯涌出量越小，解析释放的瓦斯充斥采空区内的速度越慢，由于瓦斯的特性，瓦斯向上飘逸，采空区裂隙带到冒落带瓦斯含量递减率越大，越往高处瓦斯含量越大，高顶钻孔需要布置越高。
⑥工作面推进速度对高顶钻孔布置的影响。
一方面，工作面推进速度越快，煤层及围岩解析释放的瓦斯量越大，高顶钻孔布置越低；另一方面，采空区顶板下沉与工作面落煤，存在一个时间差，一定推进速度范围内，推进速度越快，顶板下沉相对工作面位置越滞后，采空区越往高处，顶板离层、断裂时间越滞后，要求高顶钻孔压茬距离越长。
3 单一煤层瓦斯抽采方式优化布置和瓦斯抽采效果3.1 新三矿162309工作面初采期间高顶钻孔优化布置和瓦斯抽采效果新三矿162309工作面初采期间，推进7m左右，瓦斯突然涌出，回风瓦斯最大达到1.7%，停产。
工作面布置有高顶钻孔。
高顶钻孔朝向工作面方向扇形布置，每个钻场设计6个钻孔，抽采钻孔孔径￠89mm，钻孔长度90m。
钻孔终孔位置：垂直方向在大煤顶板15～20m，水平方向距工作面运料巷5～25m，封孔长度5m。
高顶钻孔瓦斯含量仅1.5%，抽采量0.5m3/min左右。
经现场调查分析工作面瓦斯来源和顶板开裂情况，对高顶钻孔重新优化布置，在运料巷距前头30m位置，向工作面施工低位钻孔，钻孔终孔位置：垂直方向在大煤顶板3～5m，钻孔终孔位置向外逐渐升高，水平方向距工作面运料巷15m左右。
钻孔施工至工作面位置，即发生瓦斯喷出，抽采瓦斯量达到4.0m3/min以上，回风瓦斯含量降到0.3%左右，保证了工作面正常生产。
3.2 九龙矿15200工作面高顶钻孔优化布置和瓦斯抽采效果九龙矿15200工作面为矿井中央采区第一个回采工作面，煤层赋存稳定，平均2.42米，直接顶为1.4m砂质泥岩，老顶为9m的细砂岩，工作面倾斜长80米，预计工作面回采期间最大瓦斯涌出量将达到10m3/min左右。
原设计每个钻场布置高顶钻孔5个，钻孔终孔位置：水平投影距运料巷分别为 5m、8m、12m、16m、20m，垂直距煤层顶板10～15m，孔深75m。
根据新三矿经验，工作面初采期间布置高顶低位钻孔，在工作面运料巷距切眼40m，布置了三个高顶低位钻孔，钻孔终孔位置距煤层顶板3.5m、6m、10m，距运料巷3.2m、9.5m、9.5m。
随着工作面推进，根据高顶钻孔瓦斯抽采效果，对高顶钻孔终孔位置进行了优化布置。
从三号钻场开始，钻孔终孔位置距煤层顶板调整为15～25m，最大达到28m；水平投影距运料巷为15～25m。
10月7日，工作面推进20.4米前，采空区老顶未跨落，高顶低位钻孔瓦斯抽采量达到2.3m3/min,1号钻钻场瓦斯抽采量达到0.5m3/min。
低位钻孔治理了工作面初采期间瓦斯问题。
由表1高位钻场优化调整前后瓦斯抽采情况对比表可以看出， 15200工作面优化钻孔前，一、二号钻场钻孔抽采率为30%左右，三号钻场经过钻孔优化布置后，瓦斯抽采率达到60%以上，工作面瓦斯抽采量随工作面涌出量急剧增加而增加，风排瓦斯量逐渐稳定，保证工作面安全生产。
3.3 万年矿13291工作面高顶钻孔优化布置和瓦斯抽采效果13291回采工作面位于万年矿南三采区，为矿井高瓦斯地区（万年矿为低瓦斯矿井），该工作面设计走向长度为300m，斜长为140m，煤层倾角为50--60，煤层为2#煤，煤层平均厚度为4.3m，掘进期间瓦斯涌出量达到8m3/min，预计回采期间瓦斯涌出量20 m3/min，工作面直接顶为4.0m的粉砂岩，老顶为坚硬的中砂岩，厚度14米。
为了治理工作面回采期间瓦斯问题，工作面安装了两套移动瓦斯抽采系统，分别抽采本煤层瓦斯、高顶钻孔瓦斯、上堣角瓦斯。
对工作面高顶钻孔进行优化布置，初采期间将钻孔终孔位置由原来距煤层顶板的15米左右降到10m以下；高顶钻孔终孔位置距煤层顶板调整为20～25m，水平投影距运料巷为20～25m。
由表2可以看出经过采取低位钻孔、“双层”钻孔布置、合理选择钻孔终孔空间位置的优化布置，“双”瓦斯抽采系统分源抽采高顶钻孔和上隅角埋管瓦斯，工作面瓦斯抽采率达到60%以上，平均为64.5%，大大提高了工作面瓦斯抽采率，从根本上治理了大瓦斯工作面瓦斯问题，尤其是瓦斯涌出量在20m3/min以上的回采工作面的瓦斯问题。
4 结论4.1 高顶低位钻孔布置根据现场实际瓦斯来源分析和实际调查，初采期间，随着工作面推进，采场空顶面积加大，顶板下沉，由顶板底层开裂，首先产生裂隙，随着工作面推进，逐渐向上延伸。
工作面初次垮落前，应布置高顶低位钻孔。
钻孔终孔位置：垂直方向在大煤顶板3～5m，钻孔终孔位置向外逐渐升高，水平方向距工作面运料巷15m左右。
表2 工作面瓦斯抽采情况统计表4.2 双层高顶钻孔布置高顶钻孔一般沿倾斜施工，开孔位置受高位钻场位置影响，距煤层顶板距离较小，终孔达到设计的10～20m，位置较高。
所以，随着工作面推进，高顶钻孔在采空区裂隙带的有效位置逐渐降低，抽采效果随钻孔空间位置变化，而发生变化，随着瓦斯含量的降低，抽采效果降低。