煤层瓦斯排放钻孔有效排放半径的测定(钻屑法)
超前钻孔有效排放半径的测定方法
超前钻孔有效排放半径的测定方法1超前钻孔的防突机理在沿煤层打的钻孔周围出现塑性带，在塑性带内煤层应力和瓦斯含量严重下降。
在钻孔周围形成的非弹性变形带具有应力减小的特征（图1）。
由于在钻孔周围煤体应力减小，煤层透气性增加，煤层瓦斯自然排放，导致其突出危险性消除。
在钻孔周围，由于卸压和排放突出危险性消除的煤层区段长度，称为钻孔有效作用半径。
塑性带之后为煤层弹性变形带。
2超前钻孔措施参数有：钻孔直径d、深度L、钻孔有效作用半径（卸压和排放作用半径）R、钻孔最小超前距L、钻孔之间的距离a。
min根据我国《防治煤与瓦斯突出细则》第70条，超前钻孔直径应根据煤层赋存条件和突出情况确定，一般为75~120mm，地质条件变化剧烈地带也可以采用直径42mm的钻孔。
若超前钻孔直径超过120mm时，必须采用专门的钻进设备和制定专门的施工安全措施。
钻孔深度没有限制，但在打新一茬钻孔时最小超前距应不小于5m，而钻孔之间的距离不应超过2R。
3 超前钻孔有效排放半径的测定方法目前常用的钻孔有效排放半径的测定方法有三种：①瓦斯压力降低法；②钻孔瓦斯流量法；③工作面点预测预报法。
本次测定采用钻孔瓦斯流量法。
钻孔瓦斯流量法测定步骤如下：（1）沿工作面软分层打4个相互平行的测量钻孔，孔径42mm，孔长7m，测量钻孔的布置方式如图2所示；图2 钻孔布置图1、2、3、4——测量钻孔；5——排放钻孔（2）每个测量钻孔打钻结束后，立即封孔，测量室长度为1m。
聚氨脂封孔长度应不小于1m。
封孔后立即测量瓦斯涌出速度，以后每隔5min测量一次瓦斯涌出速度，每一测量钻孔测定次数不得少于5次；（3）最后所打测量钻孔的瓦斯涌出速度测量不小于5次后，按图2所示位置施工1个与测量钻孔平行的超前钻孔，其直径75mm，深度8m。
在打超前钻孔过程中，继续测定所有测量钻孔的瓦斯涌出速度，其间隔不大于5min，并记录此时所打超前钻孔的深度；（4）超前钻孔打完后，每隔5min测定各测量钻孔的瓦斯涌出速度；（5）打完超前钻孔后测定2h；（6）绘制出各测量孔的瓦斯涌出量变化图；（7）当距所打钻孔最远的测量钻孔，与其瓦斯涌出速度升高前的最后值相比，3次测量均增大10％以上时，取所打钻孔与该测量钻孔间的距离作为有效作用半径值。
超前钻孔有效排放半径的测定技术应用
表 ２超前钻孔有效排放半径测定记 录表
钻孔 编号 ２ ＃ ３ ＃ ４ ＃ ５ ＃ 距考察孔距离 （ ｍ ） ０ ． ４ ０ ． ７ Ｄ ． ９ ｌ ＿ １ 时间 （ ｍ ｉ ｎ ） 流量 ‘ ｌ（ Ｌ ／ ｎ ｔ ｉ ｎ ）
０ ２ ． ２ ３ Ｌ ９ｌ ｎ ｌ ０ ７ ２ ． ４ ９
科 技 创 新
２ ０ １ ３ 年 第１ 期Ｉ 科技创新与应用
超前钻 孔有效排放半径 的测定技术应用
闵 瑞
（ 冀 中能 源邯矿集 团聚隆矿业公 司， 河北 邯郸 ０ ５ ６ ３ ０ １ ） 摘 要： 施工超 前瓦斯排放钻孔是 消除煤层突 出危 险的有效途径 ， 而有效排放半径是指 导超前钻孔 设计 的依据 。运用瓦斯流量 法 测定 超 前钻 孔 有 效排 放 半 径 ， 为防 治煤 与 瓦斯 突 出 ， 优 化 超前 钻 孔 布 置 ， 提 供 了科 学依 据 。 关键词 ： 瓦斯 突出； 超前钻孔 ； 有效排放半径
１ ２ ０ １ ３ ０
１ ４ ０
ｌ ５ ０ ｌ 印 １ ７ ０ １ ８ ０
２ ． １ ２ １ ． ９ ９ ） ＿ ０ ７ ２ ． ２ ５ 考察孔 １ ． ７ ６ １ ． ８ ７ ｒ 】 ＿ １ ４ ２ ． ３ ０ 施工后
１ ． ８ ５ １ ． ６ ５ ： 【９ ７ ２ ． ０ ８
４ ‘ 施工 措施 孔
５ ｔ ｔ ຫໍສະໝຸດ 前平均流量 １ ． ８ 垦
１ ． ９ ２
９ ８
２ ． ４ ｌ
具体测定步骤为 ： 首先确定 １ ＃考 察 孔 位 置 ， 用ｄ Ｐ ４ ２ ｍ ｍ 钻 头 开 孔， 孔深 ｌ ｍ。然后依次施工 ２ ＃ 、 ３ ＃ 、 ４ ＃ 、 ５ ＃测量孔 ， 孔径 ＠ ４ ２ ｍ ｍ， 孔
超前钻孔有效排放半径的测定及布置优化
超前钻孔有效排放半径的测定及布置优化作者：邵广印来源：《科技资讯》 2014年第24期邵广印(淮南矿业集团谢桥煤矿综采一队安徽淮南 236232)摘要:淮南矿区谢桥煤矿1232(3)煤层具有突出危险,两巷掘进时采用顶板高位钻孔、沿煤层钻孔和穿层钻孔等方式进行瓦斯抽采,抽采钻孔的大量布置影响着巷道掘进速度。
本文在结合工程条件,对超前钻孔有效排放半径进行测定,在此基础上提出了钻孔布置的优化方案。
关键词:瓦斯突出超前钻孔有效排放半径布置优化中图分类号:TD713 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)08(c)-0085-01谢桥矿1232(3)工作面为西二与西一西采区联合开采的13-1煤三阶段,主采煤层为突出危险煤层,具有高瓦斯和高冲击矿压倾向性。
因此,在工作面顺槽掘进过程中,采取有效的防突措施是至关重要的,也是十分必要的。
实验及现场实践表明,煤层瓦斯预抽在强制性区域防突方面可取得良好的效果,在淮南矿区已作为防突的关键措施得到广泛采用。
由于淮南矿区煤层普遍具有低渗透性,因此采用了顶板高位钻孔、沿煤层钻孔和穿层钻孔等多种抽采方式确保瓦斯的抽采效果。
然而,布置大量的抽采钻孔虽保障了矿井的安全生产,却也降低了采区的准备速度,制约着工作面的接替。
因此,如何在保证抽采效果的同时,降低钻孔的布置数量,进而实现巷道的快速掘进显得尤为重要。
对于超前钻孔来说,有效排放半径是指其在径向上能够消除突出危险的最大范围。
有效排放半径作为防突措施的重要参数,指导着超前钻孔的布置方式。
因此,准确的测定超前钻孔的有效排放半径,可指导超前钻孔布置方式的优化,不仅能够确保防突效果,同时能够加快突出煤层巷道的掘进速度。
1 工程概况谢桥矿1232(3)工作面回风顺槽煤层底板标高为-463.6～-524.4 m,运输顺槽煤层底板标高为-521.0～-555.3 m。
西起F5断层(矿井边界),东至F6断层。
工作面北边1222(3)W、1222(3),东边1231(3)工作面已回采完毕。
低瓦斯低透气性煤层超前钻孔有效排放半径的测定
８ｍ， 深孔 达 １ 最 ０ｍ。根 据 预测结 果 ， 孔 瓦斯 涌 钻
出初 速度 ｑ值和 钻屑 瓦斯 解 吸指标 △ 几乎 测不 出
来 ， 屑量 Ｓ值也 没有 超标 现象 ， 钻 测试 过程 中也未 出 现 喷孔 、 钻 等动力 现 象 。 夹
根据 统计 结 果 ， 进 工 作 面 瓦斯 涌 出量 的平 均 掘 值 为 ０ １ ０ ６ ｍ ｎ 回采 工作 面瓦 斯 涌 出量的 ． ８～ ． ７ｍ ／ ｉ ；
收 稿 日期 ： ０ ６— ３— ６ ２０ ０ ０
（ ） 试 结 束 后 ， 钻 孔 扩 大 到 排 放 钻 孔 的设 ２测 将
（ ） 没有 执 行过 防 突措 施 的有 突 出危 险 的采 １在
掘工 作面 ， 其 软 分 层 中先 打一 个 考 察 孔 （ ） 在 １孔 ， 测 量 每米 的钻 屑 量 与钻 屑 瓦 斯 解 吸指 标 、 钻孔 瓦斯
涌 出初速 度 ， 钻孔 深 ８～１ 钻 孔直 径为 ４ ｍ。 ０ｍ， ２ｍ
摘 要 ： 据 自庙 煤 矿 二 。 层 为 低 瓦 斯 低 透 气 性 的 实 际 情 况 ， 用 钻 屑 量 法 测 定 了 二． 层 ０ ７ ｍ 超 前 钻 根 煤 采 煤 ５ｍ 孔 的有 效 排 放 半 径 ， 超 前 钻 孔 的设 计 布 置 提 供 了科 学 依 据 。 为 关键 词 ： 瓦 斯 ； 透 气 性 ； 放 半 径 ； 屑 量 低 低 排 钻 中 图 分 类 号 ：Ｄ １． Ｔ ７２ ６ 文 献标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ３— ５ ６ ２０ ）４— ０ ６— ２ １０ ００ （０ ６ ０ ０ ８ ０
排放钻孔有效半径的简易确定方法
第2期东北煤炭技术N o .21996年4月 Coal Technol ogy of N ortheast China A p r .1996排放钻孔有效半径的简易确定方法淮南矿业学院 卢 平 摘 要 建立了排放钻孔周围煤体瓦斯流动的数学模型,探讨其数值解,并在此基础上分析了钻孔瓦斯涌出规律,提出了根据钻孔瓦斯流量测定简易确定钻孔有效排放半径的方法。
关键词 突出危险煤层 排放钻孔 有效排放半径Abstract T he paper introduces the dis po sal p rocess of s pontaneous com busti on of the re 2m a m ed coal in the goaf of coal face 23040in Gaozhuang coal m ine of p ing ding shan M ine Bu 2reau ,and then analyses the key techn ique ,s pecific m easures ,and its effect of p reven ting s ponta 2neous com busti on of re m ained coal in the goaf of the m ine .Keywords goaf ,coal s pon taneous com busti on ,air leakage ,igniti on s ource 在煤与瓦斯突出矿井中,防止煤与瓦斯突出的局部措施目前仍以排放钻孔为主。
确定钻孔的有效排放半径对正确设计排放钻孔方法、数目具有重要的现实意义,目前现场排放钻孔有效半径确定方法主要有两种:压力法和流量法。
压力法需要在煤层中打测压钻孔,周期长、工程量大且成功率低。
流量法(《防突细则》介绍使用的方法)是在工作面软分层内不同间距打几个流量测量孔(直径42mm ),并测定这些钻孔瓦斯涌出量随时间的变化规律。
瓦斯抽放钻孔有效性抽放半径的测定方法
瓦斯抽放钻孔有效性抽放半径的测定方法
目前应用的钻孔瓦斯抽放影响半径的测试方法主要有钻孔测试法和计算机模拟法及二者相结合的方法。
在有效性指标的确定上，钻孔测试法国内外采用的指标主要有以下三种：瓦斯压力指标、瓦斯含量指标、相对瓦斯压力指标。
计算机模拟法主要应用的指标有含量指标和压力指标。
压力指标法
用压力指标来测定钻孔的有效半径的方法：首先在煤层打一排测压孔，如图l 所示( 2 、3 、4 ⋯⋯均为测压孔，d 、d ⋯⋯d 为相邻测压孔之间的距离) ；然后在测压孔上装入压力表，再将测压孔封闭严密，当压力稳定后在2号孔一侧打抽放钻孔，为1 号孔，并在1 号孔进行抽放，定期观察测压孔的瓦斯压力。
如果n( n = 2 、3 ⋯⋯n) 号测压孔以及a号测压孔之前的测压孔的压力均小于预抽瓦斯有效性指标，而。
号孔之后的测压孔的压力大于P0，那么d = d + d2 + d3+ ⋯⋯+ d a，这里的d 就是钻孔的有效抽放半径。
1
图
根据进行瓦斯含量测定同时进行的瓦斯压力测定结果显示，抽放钻孔间距三米完全符合压力指标测定钻孔有效半径控制范围，11332运输巷和回风巷所施工钻孔控制范围符合有效半径控制要求。
基于钻屑指标法的瓦斯排放半径测定
㊀㊀收稿日期:２０１９－０５－０６㊀㊀作者简介:王文柱(１９６８－)ꎬ男ꎬ河北张家口市人ꎬ工程师ꎬ现任山西寿阳段王煤业集团有限公司段王煤矿通风矿长ꎮ基于钻屑指标法的瓦斯排放半径测定王文柱(山西寿阳段王煤业集团有限公司ꎬ山西晋中０４５４００)㊀㊀摘㊀要:通过对比３种排放钻孔有效半径测定方法ꎬ确定了钻屑指标法ꎬ并在１５号煤层二水平采区下山延伸区域集中皮带巷进行现场实验ꎬ分析得出该煤层排放钻孔的有效半径ꎮ关键词:排放钻孔ꎻ钻屑指标法ꎻ钻屑量ꎻ有效排放半径中图分类号:Ｆ４０６.３ꎻＴＤ７１２㊀㊀文献标志码:Ｂ㊀㊀文章编号:１００８－０１５５(２０１９)０９－０１４２－０２排放钻孔是煤矿掘进和回采工作面一种重要的瓦斯治理方法ꎬ是应用广泛的局部防突措施ꎬ并且有利于减小落煤过程中瓦斯的不均衡涌出ꎬ降低回风流瓦斯浓度ꎬ也是保证工作面安全生产的重要措施之一ꎮ排放钻孔有效半径测定常用方法有钻孔瓦斯压力下降法㊁钻孔瓦斯流量法㊁钻屑指标法等ꎮ钻孔瓦斯压力下降法和钻孔瓦斯流量法是通过施工多个平行钻孔ꎬ通过观测瓦斯压力或流量大小的变化程度最终确定钻孔的排放半径ꎬ但工作量大㊁耗时长且成功率低ꎮ钻屑指标法的测定工艺简单㊁数据测定效率高且准确ꎬ故在试验矿井选择钻屑指标法测定１５号煤层排放半径ꎮ１试验矿井概况山西寿阳段王煤业集团有限公司位于山西省晋中市寿阳县西北部ꎬ设计生产能力３.００Ｍｔ/ａꎬ２０１８年度矿井绝对瓦斯涌出量６２.０８ｍ３/ｍｉｎꎬ相对瓦斯涌出量８.５６ｍ３/ｔꎬ为高瓦斯矿井ꎮ１５号煤层位于太原组下段上部ꎬ属贫瘦煤ꎬ煤层赋存稳定ꎬ呈半亮型ꎬ亮煤为主ꎬ呈块状ꎮ该区域煤层厚度３.７８ｍ~４.７５ｍꎬ平均４.３１ｍꎬ倾角４ʎ~１１ʎꎬ平均７ʎꎮ２钻屑指标法原理用考察孔的指标检验排放钻孔的有效影响范围ꎮ排放钻孔经过一定时间的排放后ꎬ在其周围一定范围内形成一个卸压圈ꎬ卸压圈内的地应力大大降低ꎬ煤层的透气性增加ꎬ瓦斯也得到进一步释放ꎬ从而使超前排放钻孔周围形成一个影响圈ꎮ影响圈的最大范围即为此排放钻孔的排放半径ꎮ３现场测试结果分析３.１测试地点选择在二水平采区下山延伸区域集中皮带巷开口向里６００ｍ处新鲜暴露的煤壁上布置钻孔进行测试ꎮ３.２测试方法(１)在所选测点煤层软分层中施工１个孔深１０ｍ㊁直径４２ｍｍ的考察钻孔ꎬ测量并记录其每ｍ的钻屑指标ꎮ(２)将考察钻孔直径扩大到７５ｍｍ并排放８ｈꎮ(３)８ｈ后ꎬ在距离该孔３ｍ的软分层中施工１个与排放孔夹角呈１７ʎ的检验孔(如图１所示)ꎬ测量并记录其每ｍ的钻屑指标ꎮ(４)分析两孔在相同深度范围内的实测数据以及两孔之间的距离ꎮ当小于临界指标值时ꎬ确定两点之间的最大距离为排放孔的有效排放半径ꎮ图１㊀检验孔布置图３.３测试结果分析根据１５－１号测点数据进行分析ꎬ钻屑量和钻屑解吸指标随排放半径的不同测试数据如表１所示ꎬ变化曲线如图２~图４所示ꎮ２４１表１㊀１５－１号测点排放半径测定数据图２㊀钻屑量随排放半径变化曲线图３㊀Δｈ２随排放半径变化曲线图４㊀Ｋ１值随排放半径变化曲线根据表１和图２~图４分析可知ꎬ当钻孔深度达到７ｍ~１０ｍ时ꎬ排放后测试钻孔的钻屑量Ｓ和钻屑解吸指标Δｈ２和Ｋ１值均小于排放前的测试钻孔数据ꎮ当钻孔深度为７ｍ时ꎬ排放半径为０.９２ｍꎬ钻屑量Ｓ㊁钻屑解吸指标Δｈ２和Ｋ１值分别下降了１３.６％㊁１６.７％和２１.４％ꎬ此处的钻孔排放半径为０.９２ｍꎬ即为１５号煤层采用Φ７５ｍｍ排放钻孔的有效排放半径ꎮ４结论基于钻屑指标法对１５号煤层的排放半径进行考察ꎬ通过对现场测定数据进行对比分析ꎬ当１５号煤层采用直径>７５ｍｍ的钻孔作为排放钻孔时ꎬ取０.９２ｍ作为有效排放半径ꎮ参考文献:[１]武磊ꎬ等.基于瓦斯流动理论的超前钻孔有效排放半径研究[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１３ꎬ(２):６４－６６.[２]王海东ꎬ路丽刚.贵石沟井１５＃煤层瓦斯超前钻孔排放半径测定技术研究[Ｊ].华北科技学院学报ꎬ２０１８ꎬ(１５):２１－２６.[３]辛海会ꎬ等.超前瓦斯排放钻孔有效排放半径的测定[Ｊ].工矿自动化ꎬ２０１０ꎬ(２):７７－７９.[４]孙波ꎬ等.钻孔瓦斯排放半径的简易测定方法[Ａ].２０１６年全国煤矿安全学术年会论文集[Ｃ].２０１６.[５]贾全敏ꎬ刘洋.两种排放半径测定法在 三软 低透气性突出煤层中的应用[Ｊ].矿业安全与环保ꎬ２０１２ꎬ(２):４７－４９.[６]路学燊ꎬ郭献林.瓦斯钻孔排放半径测定方法的探讨和优化[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１１ꎬ(１２):６５－６８.(责任编辑:陈文明)３４１。
瓦斯抽排放钻孔有效半径的测定方法
瓦斯排放钻孔有效半径的测定方法（防突细则规定）1．超前钻孔有效排放半径测定方法使用钻孔流量法测定超前钻孔有效排放半径的步骤如下：1)沿工作面软分层打3～5个相互平行的测量钻孔，孔径42mm，孔长5—7m，间距0．3—0．5m；2)对各测量孔进行封孔，封孔时应保证测量室长度为(0.2—0.5m)，钻孔密封后，立即测量钻孔瓦斯涌出量，并每隔2-10min测定1次，每一测量孔测定次数不得少于5次；3)在距最边缘测量孔钻孔中心0．5m处，打—个平行于测量孔的超前钻孔(直径是待考察超前钻孔有效排放半径的钻孔直径)，在打超前钻孔过程中，记录钻孔长度、时间和各测量孔中的瓦斯涌出量变化；4)超前钻孔完后，每隔2～10min测定各测量孔的瓦斯涌出量；5)打完超前钻孔后测定2h；6)绘制出各测量孔的瓦斯涌出量变化图；7)如果连续3次测定测量孔的瓦斯涌出量都比打超前钻孔前增大l0％，即表明该测量孔处于超前钻孔的有效排放半径之内。
符合本条文本项中上述的测量孔距排放钻孔的最远距离，即为超前钻孔的有效排放半径。
2．其他防突措施参数的测定法正确选用各种防突措施施工参数是提高措施安全可靠性的首要条件。
过去因测定复杂，通常根据经验确定，因而影响了防突措施的防突效果。
用钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法测定防突措施的施工参数(即超前排放钻孔和深孔松动爆破防突措施有效半径的测定)，是一种经济、省时省力的好办法。
在没有执行过防突措施的有突出危险的采掘工作面，在其软分层中先打一个考察孔，测量每米的钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标、钻孔瓦斯涌出初速度。
钻孔长8～10m，孔径φ42mm，然后进行扩孔排放或直接装药后松动爆破。
按施工要求，确定排放时间，当到达时间后，在该孔附近的软分层中打一与此孔有一定角度的测试孔，测量其每米的钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标、钻孔瓦斯涌出初速度。
将两个钻孔同一深度范围内所测到的数据和两点之间的间距进行分析，当其小于临界指标值的时，相应两点之最大间距时，确定为该措施的有效影响半径。
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煤层瓦斯有效排放半径的测定
一、测定时所需材料
1、测定钻屑量时用编织袋、弹簧秤，用于测定S值；
2、WTC瓦斯突出参数测定仪3台，机械秒表3块，用于测定K1值；
3、施工1个孔径42mm的预测孔所需钻机、钻杆（12m）、钻头；施工1
个孔径113mm的超前排放钻孔所需钻机、钻杆（12m）、钻头。
二、有效排放半径的实际测定方法
1、测定过程
(1)在没有执行过任何防突措施的采掘工作面，在其软分层中先打一个考察孔(孔1)，测量每米的钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标，钻孔深10～12m，钻孔直径为42mm。
(2)测试结束后，将钻孔扩大到排放钻孔的设计直径（113mm），进行扩孔排放。
(3)按施工要求，确定排放时间。
当到达时间后，在该钻孔附近的软分层中打一与此孔有一定角度的测试孔(孔2)，孔深10～12m，钻孔直径为42mm，测定其每米的钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标。
(4)将2个钻孔同一深度范围内所测到的数据和两点的间距进行分析，当其小于临界指标值时，相应两点的最大间距确定为排放钻孔的有效排放半径。
2、钻孔布置参数设计
(1)钻孔参数。
超前钻孔：深12m，直径113mm；测试钻孔：深12m，直径42mm。
(2)钻孔布置参数。
钻孔布置方式及钻孔布置参数如附图1所示。
在设计时，钻孔开口之间的距离按2.0m，钻孔夹角9.5度。
3、判断准则
将2个钻孔同一深度处所测定的指标进行比较，如果自某一深度处开始向钻孔深处，2孔各点所测定的指标均小于1孔同一深度的指标时，该深度对应的钻孔之间的距离就称为超前钻孔有效排放半径。
附图1：钻孔布置方式及钻孔布置参数
图1 排放半径钻孔布置方式及布置参数
三、测定地点
大致地点：新掘钻场内，钻场位置请矿上制订，要避开构造，煤层赋存稳定，没有采取抽放等区域性措施的地方，钻场要求满足钻机作业，深度为5m。
四、测定时间
每次测定时间为一个小班（8点到16点）。
五、测定数据记录见附表（见下页）。
附表：
测定数据记录表。