11-含水岩层下向穿层钻孔瓦斯预抽技术研究-2016年第5期
含水岩层下向穿层钻孔瓦斯预抽技术研究周成刚，申茂良，朱亚林（安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南232001）［摘要］为解决地质构造复杂，煤层顶底板岩层含水条件下，下向瓦斯预抽受岩层水影响较严重的问题，提出一种注浆防水工艺和新型式的下向钻孔封孔技术。
结合某实验矿井的地质情况，通过实验室研究和现场实验配制特效的注浆浆液，根据现场测定的注浆有效半径，合理布置注浆防水钻孔，并对下向抽采钻孔采用新型的封孔技术。
通过瓦斯抽采效果对比分析，结果表明，岩层水所带来的不利影响得到较好地解决，封孔效果良好，抽采浓度和纯量均有很大幅度地提高。
［关键词］含水岩层；下向钻孔；瓦斯预抽；注浆封水；封孔技术［中图分类号］TD712.62［文献标识码］B［文章编号］1006-6225（2016）05-0095-03Gas Pre-drainage Technique with Downward Driving Holes in Aquifer［收稿日期］2016－01－04［DOI ］10.13532/11－3677/td.2016.05.027［作者简介］周成刚（1990－），男，安徽安庆人，在读硕士研究生，研究方向为安全理论与技术。
［引用格式］周成刚，申茂良，朱亚林.含水岩层下向穿层钻孔瓦斯预抽技术研究［J ］．煤矿开采，2016，21（5）：95－97，91.穿层钻孔区域预抽瓦斯技术是预防煤与瓦斯突出，确保煤矿安全生产的重要措施之一［1－3］。
适用于地层构造复杂，煤层顶底板岩层含水，下向打钻穿过含水层；或瓦斯抽采钻场位于比较深的地层，由于地应力大，在地应力和采动的双重作用下煤岩层裂隙不断发育，从而形成岩层水到穿层钻孔的裂隙通道［4－6］。
裂缝水的存在会对瓦斯的解吸以及运移形成阻力，降低原始煤层透气性，而且裂缝水易引起垮孔，同时抽采孔内积水会使得抽采通道阻塞，从而增大抽采阻力，使得瓦斯抽采效果不理想，达不到瓦斯抽放要求。
针对实验矿井煤层瓦斯地质条件，提出钻场注浆防水工艺，对注浆防水钻孔布置进行合理的设计，并采用一种新型的下向钻孔封孔技术，有效解决了顶底板裂缝水对抽采钻孔成孔难、封孔差的问题，大大提高瓦斯抽采效果，煤层瓦斯突出危险性得到降低，确保了煤矿安全高效生产。
1实验区域概况试验矿井设计生产能力3.65Mt /a ，设计服务年限135a ，分－540m ，－850m 两个水平开采，现正向第二水平开拓延深。
该矿井为高瓦斯突出矿井，绝对瓦斯涌出量150m 3/min 左右，相对瓦斯涌出量22.4m 3/t ，抽放率42%左右。
该矿资源赋存丰富，井田走向长15.6km ，南北倾斜宽3.5km ，井田面积54.6km 2，可采储量0.412Gt ，实验地点位于标高－580m 的11518高抽巷8煤层。
该煤层倾角6 10ʎ，煤层厚度2.65 3.7m ，平均厚度3.06m ，煤层瓦斯压力2.6MPa ，煤层原始瓦斯含量15.68m 2/t ，煤层透气性系数0.01 0.05m 2/（MPa ·d ），属于难以抽采煤层。
11518高抽巷穿层钻孔设计见图1。
图1下向穿层钻孔条带预抽11518高抽巷瓦斯示意2注浆防水工艺2.1注浆防水原理通过理论研究和实测数据分析得出裂缝水的存在会对瓦斯抽采造成较大的阻碍，有效封堵穿层钻孔周围裂隙是解决其对瓦斯抽放造成的不利影响的有效途径。
注浆防水工艺通过一定的外界注浆压力将配置好的特制浆液注入到裂隙岩体中，该浆液会以劈裂、渗透、充填等方式驱走裂隙中的水和空气，且通过自身的粘合作用固结破碎岩层，使得岩体和裂缝胶结成一个整体，从而有效地封堵裂隙并充填含水层的含水空间，改变含水层的性质结构，使含水层成为弱含水层甚至隔水层［7－10］。
注浆防水工艺中主要需要重点考虑3个方面，即注浆浆液的配制、注浆半径的确定和钻孔方案的设计。
2.2注浆浆液的配置结合穿层钻孔区域具有含水层、裂缝发育等实际情况，配置的注浆液要求具有流动性能好、凝固59第21卷第5期（总第132期）2016年10月煤矿开采COAL MINING TECHNOLOGY Vol.21No.5（Series No.132）October 2016时间短，且对岩层的粘结能力强以及凝固后的抗压能力强等特点。
通过实验室研究配置以及现场实验，当注浆液按水ʒ水泥ʒ生石灰ʒ铝粉ʒ固体速凝剂的重量比50ʒ50ʒ10ʒ0.7ʒ10进行配制时，封堵效果最佳。
2.3注浆钻孔的设计注浆有效半径的确定是进行注浆钻孔设计的首要步骤，通过在11518高抽巷的1号钻场底板实施1个注浆孔，以注浆孔为中心，距离中心1m ，1.5m ，2m ，2.5m ，3m 施工5个考察孔［11］，如图2所示。
采用内窥镜录像的方法来考察各考察孔内壁的情况，以孔壁的光滑程度作为判断依据，确定实验钻场有效注浆半径为2.5m。
图2注浆考察孔布置实验钻场有效注浆半径按2.5m 进行设计，注浆孔的位置根据实际情况选在裂缝比较发育、涌水量较大的地方。
注浆时，短孔和长孔先后进行注浆，先注短孔（给长孔带压注浆打下基础），再注长孔。
本次实验选在1号、2号钻场进行注浆实验，设计注浆孔15个，其中5m 注浆短孔6个，13m 注浆长孔9个，实验钻孔布置如图3所示。
注浆完成24h 后再打下向瓦斯抽采钻孔。
图3注浆钻孔布置3下向钻孔封孔技术3.1封孔器工作原理根据实验钻场具体情况和封孔的相关要求将封孔器送入预先设定的地点，然后将进浆导流管和进浆口连接，用注浆泵通过导流管和封孔器进行注浆。
由于注浆本身带有一定的压力，且安全阀的封堵使得回路封闭，随着浆液的不断注入，回路中的压力会逐渐增大，积聚的压力会通过腔内的单向阀隔膜向膨胀管方向释放，使得膨胀管的管径迅速变大变粗，并与钻孔内壁贴合，形成初次封堵。
当回路中压力大于3MPa 时，将安全阀打开，浆液会在压力的作用下将出浆口的隔膜装置顶破，浆料从出浆口喷出（在单向阀隔膜的作用下，膨胀管内的压力不会泄漏降低），喷出后的浆料流至封孔器出浆口处凝固后形成二次封堵。
3.2固瑞特G 201封孔材料通过对相关封孔材料的性能分析，并结合钻场封孔的实际情况，本次封孔材料采用固瑞特G201，该封孔材料是一种由有机高分子和无机材料制备的加固型双组分注浆材料，浆液由A ，B 双组分独立包装组成，且A 组分和B 组分以体积比为1ʒ1，通过双液比例泵自动混合后进行注浆。
固瑞特G201封孔材料性能指标见表1。
表1固瑞特G201封孔材料性能指标项目指标A 组分B 组分浆液性能外观无色透明液体深棕色透明液体黏度/（MPa ·S ）250 350250 350闪点/ħ不燃烧＞190比重/（kg ·m －3）1460ʃ501460ʃ50反应性能最高反应温度/ħ＜100可流动时间/min 2 5固结体抗压强度/MPa ≥30固结体抗拉强度/MPa ≥7.0固结体粘结强度/MPa≥3.03.3封孔器坐底注固瑞特封孔技术根据下向穿层钻孔的孔深和见煤情况，钻孔前端采用直径40mm 的尖锥和直径40mm 的PVC 管，煤层段使用花眼管，位于钻孔孔深11 12m 处连接FK －80/5－X 封孔胶囊1个，在封孔胶囊下段1.8m 处连接直径40mm 的铁管，并在封孔胶囊上段4分处连接注浆管且直到孔口；连接好注浆管后，从注浆管注固瑞特，待孔口返浆后停止注浆，15min 后进行二次加压注浆，待孔口有浆液冒出停止注浆，注浆结束。
3.4封孔注意事项由于注浆浆液的固化时间与现场温度有关，因此注浆前，先将固瑞特的两个组分材料放在15 30ħ温度下放至12h 以上；为防止堵管，注浆间隙时，可用A 组分充满混合头和管路；套管下不到位的钻孔重新进行透孔，透孔后套管仍不到位的立即进行补孔，确保钻孔的深度符合要求；为使套管能够顺利下过止煤点，在封孔前应对钻孔进行充分排渣，且下向穿层钻孔施工至穿过煤层底板1069总第132期煤矿开采2016年第5期15m ，用于煤岩粉的沉淀。
4效果考察在11518高抽巷的1号和2号钻场实施了注浆防水工艺和封孔器坐底注固瑞特封孔技术，在采用新封孔技术施工完后，凝固24h ，孔口套管采用变头与瓦斯抽采管路进行连接，并在连接处安装瓦斯浓度和流量监测的装置，气密性检查合格后开始抽采瓦斯。
对1号和2号钻场的瓦斯抽采情况进行统计，累计抽采60d 后，经过分析统计的数据发现其中单孔平均浓度均在38.5%以上，干管抽采平均浓度36.2%；抽采混合流量5.32m 3/min ，抽采平均纯流量2.8m 3/min ，抽采率达到52.6%。
11518高抽巷的3号和4号钻场作为参照组，且3号和4号钻场未采用注浆防水工艺，封孔技术采用的是传统聚氨酯坐底的封孔工艺，并和1号、2号钻场同时进行预抽瓦斯，60d 内干管抽采浓度1.2% 21%，平均抽采纯量0.76m 3/min ，与1号、2号钻场抽采浓度、抽采纯量对比结果如图4、图5所示。
图4干管抽采浓度对比图5干管抽采纯量对比分析图4、图5可知：在抽采初期1号、2号钻场钻孔抽采浓度和抽采纯量都要明显大于3号、4号钻场，抽采15d 后，3号、4号钻场钻孔抽采浓度、抽采纯量均开始有下降的趋势，并且随着抽采时间的增加，抽采浓度和纯量越来越小，而1号、2号钻场在抽采60d 内抽采浓度和纯量均呈现波动上升趋势，最大值分别达到46.5%和4.38m 3/min 。
以上结果表明在抽采后期，未采取注浆堵水措施和新封孔工艺的3号、4号钻场受水和钻孔密封性以及完整性的影响比较大，裂隙水会降低煤层瓦斯的解吸率，同时堵塞运移通道，而且未采用新封孔工艺钻孔的密封性和完整性大大降低，容易出现钻孔垮孔和堵孔，抽采效果差。
1号、2号钻场在采取注浆堵水和新封孔工艺后，使得水所造成的不利影响大大降低，煤层透气性和钻孔的密封以及完整性都得到保障，瓦斯抽采浓度和纯量都比较大，且持续时间长，抽采效果比较理想。
5结论（1）根据实验矿井的具体情况，通过实验室配置新型注浆液，并实行长、短孔相结合的注浆防水工艺，有效地固结了破碎岩层，封堵裂隙并充填含水层的含水空间，改变含水层的性质结构，使含水层成为弱含水层甚至隔水层，大大降低了水对下向穿层钻孔瓦斯抽采的影响。
（2）固瑞特在流动水中不会被稀释、溶解，且固结体仍有较高强度，采用封孔器坐底注固瑞特封孔技术具有良好的封孔效果。
（3）采用注浆防水和封孔器坐底注固瑞特封孔技术，11518高抽巷下向穿层钻孔累计抽采60d ，单孔浓度均在38.5%以上，干管抽采平均浓度36.2%，抽采混合流量5.32m 3/min ，抽采纯流量2.8m 3/min 。
与参照组相比，平均抽采浓度与平均抽采流量均大幅度地提高，抽采效果良好。
（4）注浆防水和封孔器坐底注固瑞特封孔技术有效解决了地层构造比较复杂，煤层顶底板岩层含水情况下穿层钻孔瓦斯抽采不理想等问题。
浅谈穿层钻孔封孔工艺对抽采效果的影响研究
浅谈穿层钻孔封孔工艺对抽采效果的影响研究发布时间：2022-12-19T01:44:12.673Z 来源：《科学与技术》2022年16期作者：徐保磊孔路路苏野[导读] 为了提高为了提高煤矿穿层钻孔瓦斯抽采浓度及抽采效率，基于合理封孔深度的重要性,根据某矿现有测定条件,采用测定瓦斯抽采参数法研究不同封孔工艺下的抽采效果徐保磊孔路路苏野新疆焦煤（集团）一八九〇煤矿有限公司新疆乌鲁木齐 830025摘要：为了提高为了提高煤矿穿层钻孔瓦斯抽采浓度及抽采效率，基于合理封孔深度的重要性,根据某矿现有测定条件,采用测定瓦斯抽采参数法研究不同封孔工艺下的抽采效果，最后确定某矿穿层钻孔合理封孔深度为9m，始封深度为2m,大幅度提高了瓦斯的抽采浓度，延长了抽放衰减周期，为穿层钻孔瓦斯长时间预抽提供了技术支撑，实现了矿井高浓度瓦斯的稳定利用，增加了安全保障，创造了经济效益。
关键词：穿层钻孔;瓦斯抽采;封孔工艺；封孔深度;引言穿层钻孔预抽条带煤层瓦斯作为区域预抽方式之一，有效治理了突出矿井掘进巷道瓦斯治理难题。
王兆丰[1]等研究了我国瓦斯抽采存在的问题和对策，程志恒[2-6]等认为合理封孔深度和封孔质量是决定预抽瓦斯效果的重要因素。
王松[7]等通过巷帮“三带”理论分析，确定穿层钻孔的合理封孔长度。
某矿在实际穿层钻孔抽采效果跟踪过程中，发现底抽巷穿层施钻钻孔受底抽巷顶帮破碎影响，存在封孔段漏气现象，单孔浓度衰减较快，抽采效果不明显。
为解决上述难题，本文通过不同封孔工艺对比分析，研究合理的穿层钻孔封孔方式和始封深度，以期为确定穿层钻孔封孔工艺促进瓦斯抽采效果提供借鉴。
1基本情况某矿位于沁水县胡底乡，2021年3月15日正式投产转为生产矿井， 2012年被直接认定为煤与瓦斯突出矿井，2021年投入生产，核定生产能力240万吨/年，水文地质属中等类型，批准开采3#煤层属Ⅲ类不易自燃煤层，煤尘无爆炸危险性。
2煤层基本瓦斯参数《某矿3号煤层瓦斯可抽采评价参数与抽采半径测试》研究报告，对3#煤层参数进行测定，瓦斯含量15.43-18.68m3/t，瓦斯压力1.50-1.65MPa，钻孔瓦斯流量衰减系数为0.042-0.046d-1，煤层透气性系数为0.134-0.26m2/MPa2·d，属可以抽放煤层。
淮南潘三矿煤与瓦斯突出危险性区域预测
淮南潘三矿煤与瓦斯突出危险性区域预测孙加荣;李振林;刘国栋【摘要】在详细分析潘三矿瓦斯赋存规律及煤与瓦斯突出危险性参数的基础之上,有效地对煤与瓦斯突出危险性进行了区域预测,从而为矿井分区分级防治煤与瓦斯突出提供理论依据.【期刊名称】《山西煤炭》【年(卷),期】2016(036)005【总页数】4页(P62-65)【关键词】潘三矿;煤与瓦斯突出;危险性预测【作者】孙加荣;李振林;刘国栋【作者单位】陕西能源职业技术学院,陕西咸阳 712000;陕西能源职业技术学院,陕西咸阳 712000;陕西能源职业技术学院,陕西咸阳 712000【正文语种】中文【中图分类】TD713+.2潘三矿位于淮南市西北部，隶属潘集区管辖。
井田范围东与潘一矿毗邻，西与丁集矿相接，北至潘四矿南边界，南以13-1煤-900 m等高线地面投影为界，总面积56 km2。
矿井设计能力300万t/a，设计服务129 a。
矿井采用立井-集中运输大巷-分采区石门开拓方式，采煤方法东翼采用走向长壁后退式开采，西翼采用走向长壁前进式开采，采用水平上、下山联合布置，第一水平标高-650 m，第二水平标高-830 m。
矿井通风方式为两翼对角式通风。
潘三矿属于高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井，并且煤与瓦斯突出危险日趋严重。
建矿以来共发生瓦斯突出130余起，其中特大型突出2次，发生瓦斯爆炸事故25起，瓦斯突出及瓦斯爆炸等恶性事故严重威胁着矿区的安全生产。
潘三矿煤层较松软，呈粉末状或破碎状结构，煤层内构造裂隙较发育，层面滑动现象亦很明显。
因此，煤层强度比较低，其坚固性系数一般在0.3～0.7之间，孔隙度与渗透率均比较小，煤层透气性较低。
根据潘三矿以往的瓦斯测试资料看，瓦斯高点与低点相间分布，董岗郢向斜轴附近瓦斯含量一般较高，在向斜轴南翼也有分布有少量高点。
这是因为煤层瓦斯含量的分布主要受地质构造、煤层埋藏深度(即距基岩面深度)以及煤层顶板盖层所控制。
向斜轴部围岩压力大，瓦斯不易散出，向斜轴南翼煤层埋藏较深，地层平缓，上覆基岩厚度大，无大断层发育，瓦斯缺少运移通道，因此瓦斯含量也较高。
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开采保护层时应考虑抽放被保护层瓦斯。
开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。
4、煤层瓦斯抽采难易程度的指标
煤层抽放瓦斯难以程度（可行性）主要针对预抽方法而言， 主要有钻孔瓦斯流量衰减系数（瓦斯压力）和煤层透气性系 数两项指标，是用来衡量开采层瓦斯抽放难易程度的重要参 数。 根据这两项指标将未卸压原始煤层的抽放难以程度划分为三 类，即容易抽放、可以抽放和较难抽放。
类别
容易抽放 可以抽放 较难抽放
钻孔瓦斯流量衰减系数 d-1 ＜0.003 0.003~0.05 ＞0.05
煤层透气性系数 m2·MPa-2·d-1 ＞10 10~0.1 ＜0.1
5、瓦斯抽采的意义
瓦
瓦斯抽放是消除煤矿重大瓦斯事故的治本措施
斯
抽
放
瓦斯抽放能够解决矿井仅靠通风难以解决的问题，
的
降低矿井通风成本
瓦斯抽采基本知识
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☆瓦斯抽放发展概况
我国煤矿瓦斯抽放技术的发展
高透气性煤层抽放 瓦斯阶段
邻近层卸压抽放 瓦斯阶段
低透气性煤层强化 抽放瓦斯阶段
瓦斯抽采方法及钻场孔施工ppt课件
倾斜高抽巷抽采上邻近层瓦斯方法
进风巷
轨
回
道 下
风 下
8108综放工作面
切 巷
山
山
回风巷
尾巷 (a)
裂隙带
倾向高抽巷
冒落带 (b)
回风巷 尾巷
下向孔抽采下邻近层瓦斯方法
3号层
尾巷
4号层
5号层
工作面回风巷
上向孔抽采下邻近层瓦斯方法
钻孔
A
A
2022 （4022）
8号煤层 9号煤层
12号煤层
A--A
8.顶煤专用巷与埋（插）管相结合抽采采空区瓦斯方法
9.钻孔抽采老空区瓦斯方法
10.密闭插管抽采老采空区瓦斯方法
11.上隅角工作面瓦斯抽采方法
从回风巷布孔抽采卸压带、冒落带瓦斯方法
钻孔
钻场
回风巷
工作面
进风巷
从回风巷抬高钻场布孔抽采卸压带、冒落带 瓦斯方法
A
B
B
A-A
A
B-B
密闭回风巷横贯插管抽采采空区积聚瓦斯方法
① 尽可能利用开采巷道抽采瓦斯，必要时可设专用抽采瓦斯巷道； ② 适应煤层的赋存条件及开采技术条件； ③ 有利于提高瓦斯抽采率； ④ 抽采效果好，抽采的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求； ⑤ 尽量采用综合抽采； ⑥ 抽采瓦斯工程系统简单，有利于维护和安全生产，建设投资省，抽采
成本低。
二 瓦斯抽采方法
目录
➢瓦斯基本知识 ➢瓦斯抽采方法 ➢钻场孔设计与施工 ➢瓦斯抽采新工艺新装备
一 瓦斯基本知识
瓦斯的性质
➢含气体义的：总井称下；以煤甲矿烷术（语C中H4可）专为指主甲的烷有。毒有害 ➢甲烷无色、无臭。 ➢瓦斯爆炸范围：4%≤CH4%≤16%。 ➢井下气体的成分：氧气、氮气、二氧化碳、
阳泉五矿15_号煤层不同孔径的有效抽采半径对比研究
收稿日期:2022 02 06作者简介:高㊀明(1984-),男,山西阳泉人,工程师,从事瓦斯治理及绿色开采技术工作㊂doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2022.08.010阳泉五矿15号煤层不同孔径的有效抽采半径对比研究高㊀明(潞安化工集团五矿,山西阳泉㊀045000)摘㊀要:针对阳泉五矿15号煤层瓦斯含量赋存差异性大㊁钻孔抽采不具备穿层钻孔施工且瓦斯衰减快等问题,文章采用理论计算㊁实验室试验和现场实测等综合研究方法,利用顺煤层快速施工钻孔流量法测定有效抽采半径,研究了不同孔径条件下不同孔距的瓦斯抽采规律,重点探究了不同孔径条件下不同孔距的抽采钻孔的极限预抽率,从而确定了不同孔径钻孔有效抽采半径与时间关系,对于类似条件下的矿井瓦斯抽采工作具有参考与借鉴意义㊂关键词:不同孔径;顺煤层施工;瓦斯抽采规律;极限预抽率;有效半径中图分类号:TD712.6㊀㊀㊀文献标识码:B㊀㊀㊀文章编号:1005 2798(2022)08 0035 07㊀㊀目前,抽采半径测定方法主要有瓦斯含量降低法㊁钻孔瓦斯流量法和瓦斯压力降低法[1-3]㊂瓦斯压力降低法由于封孔与钻孔技术弊端,难以准确掌握瓦斯的真实压力[4-6]㊂采用瓦斯含量法进行抽采半径考察时,需要测不同间距处的瓦斯含量,一旦实测瓦斯含量未降至临界值以下,含量取样孔将破坏考察条件,致使考察孔无法继续考察,该方法只需测含量数据,操作简单,但需要根据测定过程的实际情况随时调整布孔方案,同时含量测定数据间误差大㊁不确定性因素多㊂而钻孔瓦斯流量法操作相对简单㊁测试成功率高,大量抽采数据统计能降低单个数据测试偏差,考察出的半径更接近于现场抽采工程实际,因此,本次瓦斯抽采半径考察以钻孔瓦斯流量法确定15号煤层不同孔径90mm㊁113mm 和133mm 的有效抽采半径㊂钻孔瓦斯流量法通过单孔抽采时间与流量关系计算出瓦斯抽采累计量,根据其他参数总抽采量㊁瓦斯含量㊁有效抽采率之间的相互关系得到不同时间条件下的有效抽采孔距,此方法简单易操作,结果较为准确㊂1㊀试验工作面概况及钻孔布置概况1.1㊀试验工作面概况五矿该次15号煤层瓦斯抽采半径考察的试验巷道设在8408工作面回风巷㊂8408工作面东北部为矿界,东南部为8406工作面(已采),西南部及西北部为采区大巷㊂在8408工作面回风巷选取一段长250m 的巷道作为现场试验地点㊂8408回风巷为煤巷,该巷道设计长度为664m,巷道为矩形断面,巷道宽度为5.40m,巷道高度为4.05m,巷道断面积为21.87m 2.该工作面15号煤层整体为一轴向北东的向斜形态,煤层倾角3~11ʎ,平均约7ʎ,煤层总厚度6.2m.1.2㊀试验钻孔的布置在15号煤层8408工作面试验施工3种孔径(90mm㊁113mm 和133mm)考察钻孔,每种考察钻孔布置3组平行顺层钻孔,组间距为10m,每组钻孔数3个,钻孔间距分别设计为5.5m㊁6m㊁6.5m.试验钻孔长度在115~119m,开孔高度为1.5m,倾角为1~3ʎ(沿煤层倾角),保证上向孔,钻孔抽采管采用PVC 管,连接到抽采管路上,安装孔板流量计(或其他瓦斯抽采多参数计量装置)分别记录单孔的瓦斯流量㊁瓦斯浓度和负压,测定结果见表1,抽采半径考察钻孔的布置如图1所示㊂㊀㊀从表1看出,试验区域实测原煤瓦斯含量为6.10~9.11m 3/t,最大瓦斯含量为9.11m 3/t,平均瓦斯含量为7.45m 3/t.㊀㊀抽采钻孔施工完毕后,采用囊袋式 三堵两注水泥砂浆封孔方式,封孔长度不低于15m㊂封孔管采用D 63mm 封孔管,每个单孔加装流量计,将钻孔连接到抽放管路上,试验期间确保抽采负压大于13kPa㊂利用瓦斯多参数管道测定仪测定并记录单孔的瓦斯抽采参数,包括抽采负压㊁浓度㊁流量等,试验钻孔接抽后,抽采前期(前20d)一般每天记录单孔抽采参数,中后期记录按3d一次(21d以后),中后期检测时间间隔根据前期考察情况可适当延长,该次五矿抽采半径考察孔的抽采计量统计时间均在1个月以上㊂表1㊀抽采半径考察钻孔竣工参数及瓦斯含量测定结果钻孔孔径类型组号孔号夹角/(ʎ)倾角/(ʎ)孔深/m煤孔段/m钻孔间距/m瓦斯含量/(m3㊃t-1) 51号90-2117117 5.5 6.58第一组53号90-2115115 5.5/55号90-1118118 5.5/59号90-2118806/90mm第二组61号90-21181186/64号90-311811869.1168号90-3118118 6.5/第三组71号90-2117117 6.5/74号90-3114114 6.5 6.1080号90-2117117 5.5/第一组82号90-411868 5.5 6.9184号90011870 5.5/88号90-2118706/ 113mm第二组90号90011711767.6593号900118736/97号90011887 6.5/第三组100号90011994 6.58.01103号90010350 6.5/110号900118118 5.5/第一组112号900115115 5.57.95114号900112112 5.5/118号9001191196/ 133mm第二组120号9001176567.68123号90-51181186/127号901117117 6.5/第三组130号90011795 6.57.06133号90-111798 6.5/图1㊀抽采半径考察布置钻孔示意2㊀不同孔径不同间距抽采钻孔的瓦斯抽采规律㊀㊀为了研究不同孔径条件下不同间距钻孔抽采效果,测定了瓦斯抽采量衰减系数(β)和钻孔初始瓦斯抽采量(Q c0)㊂通过按钻孔间距分组测定法,按照以下公式计算㊂2022年8月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀高㊀明:阳泉五矿15号煤层不同孔径的有效抽采半径对比研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第31卷第8期Q标况=Q工况P1T0 P0T1式中:Q标况为标准状态条件下的瓦斯流量,m3/min;Q工况为工况状态条件下的瓦斯流量, m3/min;P0为标准大气压力,取101325Pa;P1为抽采钻孔孔口绝对压力,井下大气压力为90025Pa;T 为抽采钻孔孔口瓦斯的绝对温度(T=273.2+t),K; T0为标准状态条件下的绝对温度,取273.2K;t为抽采孔口瓦斯的温度,ħ.大量实践表明,钻孔瓦斯抽采量Q ct与钻孔的抽采时间t符合如下负指数函数关系式:Q ct=Q c0e-βt式中:Q c0为初始瓦斯抽采量(百米钻孔), m3/min㊃hm-1;Q ct为百米钻孔抽采时间t下平均瓦斯抽采量,m3/min㊃hm-1;β为量衰减系数,d-1;t为抽采时间,d㊂对上式积分,得到任意t天内的钻孔瓦斯抽采总量Q ct:Q ct=ʏt0Q c0e-βt=1440ˑQ c0(1-e-βt)β式中:Q ct为t天内的钻孔瓦斯抽采总量,m3; Q ci为tңɕ时钻孔极限瓦斯抽采量,m3.2.1㊀孔径90mm钻孔瓦斯抽采规律间距为5.5m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.2709e-0.026t间距为6m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.35e-0.033t间距为6.5m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.31e-0.028t根据以上公式,可得不同钻孔间距下百米钻孔瓦斯抽采总流量与抽采时间关系如下:间距为5.5m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=15003.69(1-e-0.026t)间距为6m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=15272.73(1-e-0.033t)间距为6.5m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=15942.86(1-e-0.028t)2.2㊀孔径113mm钻孔瓦斯抽采规律间距为5.5m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:㊀㊀Q ct=0.2908e-0.026t间距为6m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.4192e-0.037t间距为6.5m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.3829e-0.033t根据以上公式,可得不同钻孔间距下百米钻孔瓦斯抽采总流量与抽采时间关系如下:间距为5.5m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=16105.85(1-e-0.026t)间距为6m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=16314.81(1-e-0.037t)间距为6.5m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=16708.36(1-e-0.033t)2.3㊀孔径133mm钻孔瓦斯抽采规律间距为5.5m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.3969e-0.034t间距为6m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.3128e-0.027t间距为6.5m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.3461e-0.03t根据以上公式,可得不同钻孔间距下百米钻孔瓦斯抽采总流量与抽采时间关系如下:间距为5.5m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=16809.88(1-e-0.034t t)间距为6m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=16682.67(1-e-0.027t)间距为6.5m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=16612.8(1-e-0.03t)从图2~图10可知,瓦斯流量随着抽采时间增加而减小,呈负指数关系衰减,而孔距越小,瓦斯抽采流量越大,表明在抽采时间㊁体积煤体和瓦斯含量同等条件下,钻孔间距越大,瓦斯抽采速度越慢,煤层瓦斯含量下降越慢㊂2022年8月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀高㊀明:阳泉五矿15号煤层不同孔径的有效抽采半径对比研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第31卷第8期图2㊀孔径90mm孔距5.5m的百米瓦斯流量衰减趋势图图3㊀孔径90mm孔距6m的百米瓦斯流量衰减趋势图图4㊀孔径90mm孔距6.5m的百米瓦斯流量衰减趋势图图5㊀孔径113mm孔距5.5m的百米瓦斯流量衰减趋势图图6㊀孔径113mm孔距6m的百米瓦斯流量衰减趋势图图7㊀孔径113mm孔距6.5m的百米瓦斯流量衰减趋势图图8㊀孔径133mm孔距5.5m的百米瓦斯流量衰减趋势图图9㊀孔径133mm孔距6m的百米瓦斯流量衰减趋势图图10㊀孔径133mm孔距6.5m的百米瓦斯流量衰减趋势图3㊀不同孔径条件下不同间距的钻孔瓦斯预抽率与时间关系㊀㊀钻孔预抽煤层瓦斯效果的主要指标是瓦斯预抽率,它是指在一定抽采时间某一范围内瓦斯抽出量与钻孔瓦斯储量的比值关系:η=100Q/(LlM0rW0)式中:η为钻孔瓦斯预抽率,%;Q抽为t抽采时间内百米钻孔抽出的纯瓦斯量,m3,取Q ct;L为钻孔区域,m(孔间距5.5m㊁6m㊁6.5m);l为抽采钻孔长度,取100m;M0为煤厚,8408工作面煤厚取6.6m;r为煤密度,取1.35t/m3;W0为煤层原始条件下瓦斯含量,试验区域最大实测瓦斯含量,取9.11m3/t.其余以上符号意义同前㊂根据公式,瓦斯预抽率与时间关系如下: 1)㊀90mm孔径㊂间距为5.5m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=28.72(1-e-0.026t)间距为6m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=26.58(1-e-0.033t)间距为6.5m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=26.51(1-e-0.028t)2)㊀113mm孔径㊂间距为5.5m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=30.83(1-e-0.026t)间距为6m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=28.39(1-e-0.037t)间距为6.5m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=26.84(1-e-0.033t)3)㊀133mm孔径㊂间距为5.5m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=31.91(1-e-0.034t)间距为6m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=29.02(1-e-0.027t)间距为6.5m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=26.91(1-e-0.03t)由图11~图13可知,不同孔径条件下不同孔间距的抽采率都存在一个上限值,当达到预抽率后,再增加时间,抽采率不再增加,孔间距增加,抽采率降低,当孔间距增加后瓦斯抽采极限预抽率仍低于抽采达标标准值时,增加抽采时间也不可能使煤层抽采达标㊂图11㊀孔径90mm 不同间距钻孔瓦斯预抽率图图12㊀孔径113mm 不同间距钻孔瓦斯预抽率图图13㊀孔径133mm不同间距钻孔瓦斯预抽率图4㊀瓦斯抽采达标下预抽率确定根据‘煤矿瓦斯抽采基本指标“(AQ1026-2006)相关规定[7]:瓦斯抽采达标时的预抽率可以根据原始瓦斯含量和残余瓦斯含量计算得出:η=(W0-W残余)/W0式中:η为钻孔瓦斯的预抽率,%;W0为煤层原始条件下最大瓦斯含量,试验地点最大瓦斯含量取9.11m3/t;W残余为抽采达标后的煤层平均残余瓦斯含量,m3/t.达标残余瓦斯含量和可解吸瓦斯量参照表2[7]判定采煤工作面评价范围瓦斯抽采效果是否达标㊂表2㊀采煤工作面回采前煤层可解吸瓦斯量应达到的指标值可解吸瓦斯量W j/(m3㊃t-1)工作面日产量/tɤ8ɤ1000ɤ71001~2500ɤ62501~4000ɤ5.54001~6000ɤ56001~8000ɤ4.58001~10000ɤ4>10000根据五矿工作面生产情况,考虑回采期间工作面瓦斯治理工作,该次抽采半径考察预抽率计算以煤层可解吸瓦斯含量小于4m3/t为依据,同时根据华北科技学院对五矿15号煤层测定的瓦斯基础参数测定结果可知,五矿15号煤残存瓦斯含量为2.68~3.97m3/t,平均3.51m3/t,该次计算残存瓦斯含量取2.68m3/t.综上所述,煤层残余瓦斯含量的最大值为煤层残存瓦斯含量2.68m3/t加上前述依据工作面日产量取值的最大值可解吸瓦斯含量4m3/t之和,即6.68m3/t,小于8m3/t,将其与试验地点最大瓦斯含量9.11m3/t代入到上述公式中,计算得到煤层抽采达标预抽率η为26.67%.5㊀有效抽采半径确定根据在不同抽采时间条件下对应的煤层瓦斯预抽率,其结果见表3~表5.1)㊀目标预抽率的确定㊂工作面瓦斯目标抽采率为26.67%.2)㊀抽采钻孔布置方式的确定㊂如上所述,工作面瓦斯预抽率必须能够达到目标值26.67%时才能抽采达标㊂①孔径90mm㊂根据表3可知:孔径90mm钻孔,预抽期120d,钻孔间距为5.5m时,预抽率达到26.67%,其他钻孔间距均还未抽采达标,因此确定工作面合理预抽时间为120d㊁钻孔间距为5.5m㊁抽采半径为2.75m.钻孔孔径90mm,孔距为6m和6.5m时,即抽采率分别为26.58%和26.5%,抽采多久都无法抽采达标㊂表3㊀孔径90mm不同钻孔间距瓦斯预抽率与时间关系抽采时间/d不同钻孔间距的预抽率/%5.5m6m6.5m3015.5516.7015.076022.6822.9121.579025.9525.2224.3812027.4526.0725.5915028.1426.3926.1118028.4526.5126.3421028.6026.5526.4424028.6626.5726.4827028.6926.5826.5030028.7126.5826.50㊀㊀注:表中26.67%为目标预抽率,小于26.67%的范围为无效值㊂根据表4可知:孔径113mm钻孔,预抽期90d,钻孔间距为5.5m和6m时,预抽率达到26.67%,其他钻孔间距均还未抽采达标㊂表4㊀孔径113mm不同钻孔间距瓦斯预抽率与时间关系抽采时间/d不同钻孔间距的预抽率/%5.5m6m6.5m3016.7019.0316.876024.3525.3123.139027.8627.3725.4612029.4728.0626.3315030.2128.2826.6518030.5428.3526.7721030.7028.3826.8124030.7728.3926.8327030.8028.3926.8430030.8228.3926.84㊀㊀注:表中26.67%为目标预抽率,小于26.67%的范围为无效值㊂预抽期180d,钻孔间距为5.5m时预抽率达到30.54%;钻孔间距为6m时预抽率达到28.35%;钻孔间距为6.5m时预抽率达到26.77%㊂预抽期180d后,5.5m㊁6m㊁6.5m钻孔间距均抽采达标,即均达到目标预抽率要求,从预抽时间和工程量综合比较,合理工作面预抽时间为180d㊁钻孔间距6.5m㊁抽采半径为3.25m.预抽期180d后,5.5m㊁6m和6.5m钻孔间距均可抽采达标㊂综上所述,钻孔孔径113mm时,确定工作面合理预抽时间为180d㊁钻孔间距为6.5m㊁抽采半径为3.25m.根据表5可知:孔径133mm钻孔,预抽期60d,钻孔间距为5.5m,预抽率达到26.67%,其他钻孔间距均还未抽采达标;预抽期120d,钻孔间距为6m,预抽率达到26.67%,其他钻孔间距均还未抽采达标㊂预抽期180d,钻孔间距为5.5m时,达到31.84%预抽率;钻孔间距为6m 时达到28.8%预抽率;钻孔间距为6.5m 时达到26.79%预抽率㊂预抽期180d 后,5.5m㊁6m㊁6.5m 钻孔间距均抽采达标,即均达到目标预抽率要求,从工程量㊁预抽时间综合比较,确定工作面合理预抽时间为180d㊁钻孔间距为6.5m㊁抽采半径为3.25m㊂预抽期180d后,5.5m㊁6m 和6.5m 钻孔间距均可抽采达标㊂表5㊀孔径133mm 不同钻孔间距瓦斯预抽率与时间关系抽采时间/d不同钻孔间距的预抽率/%5.5m6m6.5m3020.4016.1115.976027.7623.2822.469030.4126.4725.1012031.3727.8826.1715031.7228.5126.6118031.8428.8026.7921031.8828.9226.8624031.9028.9826.8927031.9129.0026.9030031.9129.0126.91㊀㊀注:表中26.67%为目标预抽率,小于26.67%的范围为无效值㊂综上所述,钻孔孔径133mm 时,确定工作面合理预抽时间为180d㊁钻孔间距为6.5m㊁抽采半径为3.25m.根据钻孔抽采规律特性和通过理论计算,得出不同孔径钻孔有效抽采半径与时间关系(表6).表6㊀不同孔径钻孔有效抽采半径与时间关系抽采天数/d不同孔径钻孔有效抽采半径/m90mm113mm133mm100.730.860.8820 1.28 1.49 1.5130 1.69 1.95 1.9760 2.40 2.72 2.75902.753.00 3.00180 2.753.253.25根据表6可知,初步确定孔径90mm 钻孔,工作面预抽20d 的合理有效抽采半径为1.28m,工作面预抽60d 的合理有效抽采半径为2.4m;确定孔径113mm 钻孔,工作面预抽20d 的合理有效抽采半径为1.49m,工作面预抽60d 的合理有效抽采半径为2.72m;确定孔径133mm 钻孔,工作面预抽20d 的合理有效抽采半径为1.51m,工作面预抽60d 的合理有效抽采半径为2.75m.3)㊀抽采时间的确定㊂按照上述分析,在同样煤层瓦斯赋存条件下,孔径90mm 钻孔,工作面预抽20d 的合理有效抽采半径为1.28m,工作面预抽60d 的合理有效抽采半径为2.4m,工作面预抽90d 的合理有效抽采半径为2.75m;孔径113mm钻孔,工作面预抽20d 的合理有效抽采半径为1.49m,工作面预抽60d 的合理有效抽采半径为2.72m,工作面预抽90d 的合理有效抽采半径为3m,工作面预抽180d 的合理有效抽采半径为3.25m;孔径133mm 钻孔,工作面预抽20d 的合理有效抽采半径为1.51m,工作面预抽60d 的合理有效抽采半径为2.75m,工作面预抽120d 的合理有效抽采半径为3m,工作面预抽180d 的合理有效抽采半径为3.25m.6㊀结㊀语1)㊀获得了不同孔径不同孔间距下瓦斯抽采规律,瓦斯流量随着抽采时间的增加而减小,呈负指数关系衰减,而孔距越小,瓦斯抽采流量越大,表明在抽采时间㊁体积煤体和瓦斯含量同等条件下,钻孔间距越大,瓦斯抽采速度越慢,煤层瓦斯含量下降越慢㊂2)㊀测定了不同孔径下不同钻孔间距的抽采钻孔极限预抽率,间距5.5m 时钻孔极限预抽率分别为28.72%㊁30.83%㊁31.91%;间距6m 时钻孔极限预抽率分别为26.58%㊁28.39%㊁29.02%;间距6.5m 时钻孔极限预抽率为26.51%㊁26.84%㊁26.91%.3)㊀根据不同孔径钻不同孔间距下瓦斯抽采规律和抽采钻孔的极限预抽率,确定了不同孔径钻孔有效抽采半径与时间关系,对于类似条件下的矿井瓦斯抽采工作具有参考与借鉴意义㊂参考文献:[1]㊀中国煤炭工业协会.GB /T 23250 2009煤矿井下煤层瓦斯含量直接测定方法[S].北京:中国标准出版社,2009.[2]㊀任仲久.基于FLUENT 的瓦斯抽采半径规律研究[J].能源与环保,2018,40(2):34-37,42.[3]㊀郝富昌,刘明举,孙丽娟.基于多物理场耦合的瓦斯抽放半径确定方法[J].煤炭学报,2013,38(S1):106.[4]㊀郝富昌,刘明举,孙丽娟.瓦斯抽采半径确定方法的比较及存在问题研究[J].煤炭科学技术,2012,40(12):55-58.[5]㊀徐青伟,王兆丰,王立国.有效抽采半径与考察区域形状及布孔间距的关系研究[J].煤矿安全,2018,49(4):144-147.[6]㊀余㊀陶,卢㊀平,孙金华,等.基于钻孔瓦斯流量和压力测有效抽采半径[J].采矿与安全工程学报,2012,29(4):596-600.[7]㊀国家安全生产监督管理总局.AQ1026-2006煤矿瓦斯抽采基本指标[S].北京:北京工业出版社,2006.[责任编辑:路㊀方]。
高瓦斯矿井瓦斯抽采钻孔定向钻进技术研究
高瓦斯矿井瓦斯抽采钻孔定向钻进技术研究高瓦斯矿井瓦斯抽采是煤矿安全生产中的一项重要工作，瓦斯抽采钻孔定向钻进技术是矿井瓦斯抽采中的关键技术之一。
本文将就高瓦斯矿井瓦斯抽采钻孔定向钻进技术进行研究和探讨。
一、瓦斯抽采钻孔定向钻进技术概述瓦斯抽采钻孔定向钻进技术是一种利用现代钻井技术手段，通过控制钻孔的轨迹，以适应矿井瓦斯抽采的需要。
通过设计合理的钻孔轨迹，将瓦斯抽采钻孔定向钻进到瓦斯走向规律较好的地层中，提高钻孔的抽采效果，降低瓦斯爆炸的风险，保障矿井的安全生产。
瓦斯抽采钻孔定向钻进技术的关键在于对矿井内部地质构造的深入了解和准确把握，以及对瓦斯生成和迁移规律的科学分析。
通过采用合适的钻孔定向钻进技术，可以实现对瓦斯层的有效抽采，提高矿井的瓦斯安全系数，保障矿工的生命安全。
1. 地质调查与勘探在高瓦斯矿井瓦斯抽采钻孔定向钻进技术中，首先需要进行详细的地质调查和勘探工作。
通过对矿井地质构造、地层岩性和瓦斯走向规律的认真分析，确定瓦斯抽采钻孔的合理位置和钻孔的合理轨迹。
2. 钻孔设计与定向钻进技术在确定好钻孔的位置和轨迹后，需要进行钻孔设计和定向钻进技术的选用。
根据地质勘探的结果和瓦斯走向规律，设计出合理的钻孔参数和钻孔轨迹，同时选择合适的定向钻进技术手段，确保钻孔的抽采效果和施工安全。
3. 钻孔施工与监测在进行瓦斯抽采钻孔定向钻进技术施工时，需要严格按照设计要求进行施工，同时对钻孔施工过程进行实时监测，并及时调整钻孔的轨迹和参数，确保钻孔的定向钻进效果。
以某高瓦斯矿井为例，该矿井瓦斯含量较高，瓦斯爆炸事故的发生频率较高，矿井安全形势比较严峻。
为了提高瓦斯抽采的效果，降低瓦斯爆炸的风险，该矿井引进了瓦斯抽采钻孔定向钻进技术。
随着科技的不断进步和煤矿的现代化建设，瓦斯抽采钻孔定向钻进技术将会得到进一步的发展和应用。
未来，可以通过引入先进的定向钻进技术设备和钻孔设计软件，提高钻孔的定向钻进的精度和效率，实现对瓦斯层的更加精准的抽采，保障矿井的安全生产。
穿层钻孔掏穴增透强化抽采瓦斯技术研究
意义 。
轨道斜巷
图 １ 掏 穴 效 果 考 察 钻 孔 布 置 图
选 一煤 层赋 存 稳定 区域 施 工 两个 钻孑 ， Ｌ 先施 工 １ ＃钻 孔进 行瓦 斯压力 测 定 ， ＃钻 孔 终孔 间距 ２ ｌ ＃钻 孔 ５ 试验 掏穴 增透 强化 抽采 技术 ， ｍ， 考察 掏 穴后的 １ ＃钻 孔 的压 力 变 化 ， 定 影 响半 径 。在 确 水 平距 离 ２ ＃钻 孔 １ｍ 施 工 ３＃普 通 抽 采钻 孔 ， ０ 施 工参 数 同 ２ ＃钻孔 ， 分别 考察 ２ ３ ＃、 ＃钻 孔瓦斯 抽 采量 ， 比分析 掏穴 增透 强化 抽采效 果 。 对
广应用 。
关键词 ： 掏穴增透 ； 强化 抽采 ； 穿层钻孔 ； 预抽瓦斯 ； 消突技术
中 图分 类 号 ： Ｄ７３ Ｔ １ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６４ ４ （ ０ １ ０—４ —４ １ ０—５ ０ ２ １ ）４０ ７０
Ｃ ＩＲｕ ｆ 。 ＴＯＮＧ ａ － ｈ ｎ Ａ —ａ Ｘｉｏ ｚ ａ ｇ
图 ２ 掏 穴 增 透 扩 孔 钻 头
２ 试 验 工 程 概 况
潘 一煤 矿 ～５０ ３ｍ～ ～６Ｏ 西一 轨道 斜 巷位 ３ｍ
Ａｕｇ ２ １ ． ０１
穿 层 钻 孔 掏 穴 增 透 强 化 抽 采 瓦 斯 技 术 研 究
蔡 如 法 ， 童校 长
（ 淮南矿业 （ 团） 司潘一煤矿 ， 集 公 淮南 ２２８ ） ３ ０ ２
摘
要： 为提 高预抽煤 层瓦斯消突效果 ， 在底板 巷穿层钻孔 中进行 了掏穴增 透强化抽 采技术试 验 。掏穴钻 孔
可 以看 出 ， 抽采 时 间较长 、 在 进入 稳定 流动 状
瓦斯抽采利用示范化矿井建设技术研究
瓦斯抽采利用示范化矿井建设技术研究侯东旭【期刊名称】《《河南科技》》【年(卷),期】2019(000)016【总页数】3页(P107-109)【关键词】煤矿; 瓦斯利用; 示范化; 技术探讨【作者】侯东旭【作者单位】平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山 467000【正文语种】中文【中图分类】TD712.6中国平煤神马集团是一家以能源化工为主导的国有特大型企业集团，产业遍布河南、湖北、江苏、上海、陕西等9个省区，旗下拥有平煤股份、神马股份、易成新能3个上市公司和5家新三板挂牌公司，营业收入、资产总额均达1 500亿元。
集团煤炭板块下辖平煤股份和许平煤业两大煤业公司，产能4 500万t/a。
现有21对生产矿井，其中，煤与瓦斯突出矿井14对，高瓦斯矿井2对。
集团主力开采的平顶山矿区曾是瓦斯事故的重灾区，开采的突出煤层普遍松软、顶板坚硬，透气性差，属难抽采煤层。
目前，个别最大开采深度超过1 000m，实测最大瓦斯含量达25.6m3/t，最大瓦斯压力达3.6MPa。
矿区曾是瓦斯事故重灾区，瓦斯治理和防突问题一直是制约矿区安全生产和企业发展的主要因素。
为此，本文针对平顶山矿区深部单一低透性突出煤层瓦斯防治难题，在平宝公司进行瓦斯抽采利用示范矿井建设探索与实践，形成了大采长“一面多巷”瓦斯治理模式，实现了瓦斯安全高效抽采利用［1］。
1 瓦斯抽采利用示范化矿井建设技术探讨1.1 矿井基本情况平宝公司井田位于平顶山矿区东部，距平顶山市约25km，井田东西走向长6.1km，南北倾斜宽4.4km，面积27km2，矿井可采储量3.08亿t，2010年8月9日正式投产，设计生产能力240万t/a，服务年限92a。
主采煤层己15-17平均厚度6m，局部分层；戊9-10煤平均厚度2.6m，暂未开发；两层煤层间距170～210m，不具备保护层开采条件，属单一低透突出煤层。
1.2 优化工程布局，形成大采长“一面多巷”瓦斯治理模式矿井属于单一煤层开采，主采己组煤层有效保护垂距内不存在0.5m厚及以上煤层，不具备保护层开采条件。
浅谈钻孔预抽采瓦斯技术
３ 应 用效果 及 其前景
１ 钻孔预抽采瓦斯技术要点 ． ２
（） １对于卸压 瓦斯必须进入卸压范围： （） ２ 钻孔开 口 端应布置在完整煤 （ 体内； 岩） （） ３ 穿层钻孔进入预抽采层顶 （ 板岩石 ０５ 底） ．ｍ以上。 由于开采层 越近， 瓦斯 的涌 出量越 多， 邻近层 瓦斯预抽采钻 孔布 置 主要从适当的巷道 向各邻近层 卸压区打钻孔， 要能控制卸压瓦斯流入钻 孔， 避免瓦斯大量流入开采层采空区 。孔间距同时也是影响抽放时间的 又一重要因素。 不同煤层其预抽采钻孔 的布置形式不一样， 钻孔问距也 不一样 ， 其抽 放时间也不一样， 空间距是随着预抽采时间的增大而增大。对于钻孔预抽 采瓦斯， 以根据不同的瓦斯流量和预抽采的难易情况进行预抽采钻孔布 可 置， 具体措施有： 加大钻孔 的直径、 负压提高和增大煤层透气性等。
浅谈钻 孑 预抽 采 瓦斯 技术 Ｌ
曹正平
（ 贵州林东矿 业集 团有 限责任公司）
摘 要： 瓦斯 主要 以煤层气构成的有害气体甲烷为主。是在煤 的生成和煤的变质过程中， 在高温 、 高压的环境 下伴随着产 生瓦斯 ， 它在煤体或 围岩中是
以游离状态和吸着状态 的形式存在的 。
关键词 ： 钻孔预抽采瓦斯技术； 前景
风。
ｌ 钻 孔预 抽采 瓦斯技 术
１１钻孑 பைடு நூலகம்抽采瓦斯技术 ． Ｌ
通过通风办法来稀释瓦斯 ，已经在经济上和技术上逐渐被淘汰 ， 与 此 同时， 随着开采 的强度 和深度的增加 以及地面 大气 压的降低 ， 井瓦 矿 斯 的涌出量也在增加 ， 常情况下利用正常通风 稀释 瓦斯 ， 能解 决落 通 只 煤和暴露煤壁时的解析瓦斯，而在采空区涌出的瓦斯所 占比例较大 ， 一 般 占 ６ ％左右 ， ０ 稀释对大部分矿井来说根本达不到治理瓦斯的要求 。而 钻孔预抽采瓦斯一方面降低瓦斯的涌出量， 另一方面能有效地解决瓦斯 浓度超限， 防止煤与瓦斯 的突 出。 如何有效地提高瓦斯抽放率 ， 主要取决 于对预抽采方式的合理选取， 因此， 要根据瓦斯的来源、 瓦斯地质条件和 矿 山技术条件选择瓦斯预抽采方式 。 高位水 平钻孔瓦斯预抽采技术是 钻孔技术 中比较难的一种 预抽采 技术 ， 该技术分为顶板高位 水平钻孔瓦斯预抽采技术和大采面中间高位 巷瓦斯预抽采技术， 前者具有先期投入少、 工期短、 灵活性强的优点。对 于煤 与瓦斯突 出的矿井 ， 瓦斯涌出量大 ， 含量 高， 煤层的透气性 比较 差， 以及 受地 质条件 的影 响导致 瓦斯的富集及煤层瓦 斯分布 的不均 匀性 的 矿井 ， 目前这种技术已经得到广泛的应用。
提高底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽放效果的措施
摘要:为了加大瓦斯矿井区域治理效果，通过对底板抽放巷穿层钻孔布孔、封孔、连孔工艺分析研究，提出了采用大直径钻孔、特制水泡皮-马丽散-铝塑管三组合封孔技术和集气箱连孔技术后，抽放效果明显提高。
应用结果表明：增大钻孔直径可以有效提高瓦斯抽放量；改进和创新封孔工艺、新方法，可以进一步改善封孔效果，使得新钻孔抽放浓度均在50%以上，甚至高达60%，并且持续时间较长；集气箱的使用，解决了抽放钻场和管路积水、连接管接口漏气现象，保证了抽放系统的稳定；多种方法的成功运用，确保了矿井安全生产。
关键词:底板抽放巷穿层钻孔封孔工艺集气箱1矿井概况新铁煤矿位于七台河市茄子河区、铁山乡管辖区内，核定能力为120万t/a，主要可采煤层为49、50、57、59、62、65、88、98、99、119共10层，总厚7.0米，煤层倾角为15°左右，为二类自燃煤层，煤尘有爆炸性。
新铁煤矿为瓦斯矿井，绝对瓦斯涌出量为16.47m 3/min，相对涌出量为7.94m 3/t；煤层的瓦斯压力为0.29～0.64MPa。
矿井总风量为22058m 3/min。
新铁煤矿地面瓦斯抽采系统于2006年建成，正在运行的有二采区地面永久泵站一套，六采区井下移动泵站一套。
二采区地面永久泵站使用广东佛山CBF410-2BV3型水环真空泵，能力130m 3/min，电机功率160KW；六采区井下移动泵站使用广东佛山ZWY85/160G 型水环真空泵，能力85m 3/min，电机功率160KW。
目前新铁煤矿开采的深度已经超过700m 了，若在不采取合理的、可靠的措施区域瓦斯治理，就保证不了平衡的矿井采掘，也很难实现矿井安全高效发展，随着采掘工作面向深部地区的转移，瓦斯的含量及压力呈递增趋势增大。
因此，应优先选用底板抽放巷布置穿层钻孔条带预抽瓦斯措施，在没合适的条件保护层和有围岩巷道下。
为实现煤巷安全的掘进，通过穿层钻孔预抽掘进巷道瓦斯。
于此同时，底部抽巷内施工穿层钻孔具有特殊的优点：不会受到煤层采掘工作的干扰，可超前进行钻孔施工和抽放在煤巷掘进和工作面回采之前，且预抽的时间不较长，充分利用了抽巷施工顶板扇形钻孔对整个的工作面进行区域预抽。