改变瓦斯流场卸压抽采技术研究与应用
大直径 长钻孔瓦斯抽放技术与装备的应用
大直径长钻孔瓦斯抽放技术与装备的应用长期以来，瓦斯灾害一直影响着煤矿的安全生产。
尤其在高瓦斯矿井，瓦斯治理不仅成本高，而且常常因不能及时与原煤生产工作相衔接制约着煤矿的生产。
因此高瓦斯矿井力求通过高效的抽放技术和先进的装备缓和生产和瓦斯防治工作之间的矛盾，提高煤矿的经济效益。
用钻孔抽放煤层瓦斯是目前国内常用而用效的方法，具有施工速度快，钻场布置机动灵活等特点，但由于钻孔直径小，孔壁产生的裂隙小，抽放效果不如巷道抽放好。
通过加大钻孔的直径和数量，提高孔口抽放负压，可以弥补后者的不足，但必须有一整套适合我国煤矿钻孔抽放瓦斯的装备，才能达到理想的抽放效果。
煤科总院西安分院经多年研究，相继开发研制出一系列能够施工大直径钻孔的钻机及其配套的施工工艺，投入到高产高效的煤矿生产中，在高瓦斯矿井瓦斯防治中发挥了重要作用。
1大直径瓦斯抽放钻机的开发与应用效果阳泉矿务局属典型的高瓦斯矿井，煤层透气性差，回采工作面瓦斯涌出量高且大部分来源于上邻层及围岩。
上个世纪80年代，阳泉矿务局为解决制约煤矿安全生产的瓦斯问题，采取钻进密集的小直径顶板穿层钻孔结合掘进50m长的上斜巷道（高抽巷）抽放瓦斯，来解决上邻层瓦斯问题。
这种抽放方式不仅需要消耗大量的人力、物力，而且施工费时，生产成本高，在时间上往往与工作面衔接不上，影响生产进度。
为此，阳泉矿务局提出了通过钻进大直径瓦斯抽放孔代替倾斜高抽巷，并减少小直径瓦斯钻孔密集度和数量的设想，此设想得到了原中国统配煤矿总公司安全局的大力支持，在此前提下西安分院与阳泉矿务局合作研制开发了MKD-5型钻机。
该钻机为全液压动力头式钻机，由主机、泵站、操纵台三部分组成，解体性好，搬迁运输方便，可根据钻场情况灵活布置。
为防止钻进倾斜孔时跑钻并减轻钻工的劳动强度，该钻机设计了夹转联动、自动拧卸钻杆和液压缸调整角度等功能。
MKD-5型钻机的技术参数如下：钻孔深度：100m钻杆直径：73mm开孔直径：250mm终孔直径：200mm钻孔倾角：±90°回转速度：10～320r/min最大扭矩：1850N·m给进能力：105kN起拔能力：73kN给进行程：600mm电机功率：30kW该钻机1992年在阳泉三矿进行了工业性度验，配直径215mm 的牙轮钻头，一径到底，施工40°仰角的钻孔100m.阳泉矿务局同时进行了大直径钻孔、密集小直径钻孔和岩石走向巷道的瓦斯抽放对比试验。
高位巷一巷两用瓦斯抽采技术应用研究
巷 的布 置理 论要求 ；同时考虑到高位巷 的施工成本 ，将 ３ １ １ ０ ６ 工作面的高位巷布置在上 覆邻 近 ８ ＃层 中，且 与回风巷的平距 ２ ０ ｍ左右 ， 高位巷的布置如图 １ 。
２ ＿ ３ 穿层 钻 孔设计 参 数
由于盛远煤矿矿井 １ １ 栉煤层为突 出煤层 ， 因此在突 出煤 层
发育且长时间保持的区域。
２ ． ２ 高位巷 布置 参数
盛远煤 矿开采 的 １ １ ＃煤 层 位 于 峨 嵋 山玄 武 岩 顶 界 与 峨 嵋 山玄武岩 呈假 整合 接触 ，其 上邻近 的煤 层 为 ９ ＃层 ，厚度 为 ０ ． ６ ４ ～ ２ ． １ ２ ｍ， 一般为 １ ． ０ ５ ｍ， 结构复杂 ， 厚度 变化大 ， 常以２ ３个
分层 出现仅 局部地 段可采 ， 距 １ １ ＃煤层 ２ ． ２ ９ ～ ２ ４ ． ３ ３ ｍ， 距８ ＃煤 层０ ． １ ７ １ ０ ． ２ ５ ｍ， 一般 为 ５ ． ９ １ ｍ， 一般 １ ０ ． ５ ２ ｍ， １ １ ＃煤层下邻近煤
层为 １ ２ ＃层 ， 煤厚 ０ ． ５ ９ ～ １ ． ４ ｍ， 一般 １ ． ０ ｍ， 结构简单 ， 一般 不含夹 矸， 顶板为灰色泥岩或粉砂岩 ， 底板为灰色泥岩或砂质泥岩。距
广 东 科 技２ ０ １ ３ ４第８ 期１ ３１
Ｉ １ 地 质勘测
小残余瓦斯压力位 ０ ． １ ６ ＭＰ ａ ， 均小于效果检验指标临界值 ， 区域 防突措施效果检验达标 。 （ ２ ） 在３ １ １ ０ ６工作 面回风 巷掘进 期 间， 工作 面每推 进 １ ０ ｍ 进行 一次区域验证 ， 区域验证采用 工作面预 测的方法 ， 测 定钻 屑 解吸指 标 Ｋ 。 和 钻屑 量 Ｓ ， Ｋ 临界 值为 ０ ． ５ ｍ ｌ ／ （ ｇ ・ ｍｉ ｎ ） ， Ｓ值 为６ 煤体才 具有危 险。 为分析 ３ １ １ ０ ６工作面回风巷突 出危 险性， 对每 次区域验证
井下大型瓦斯抽采泵站应用技术分析与探讨
５ ０ ０ ｋ Ｗ 防爆 电机 ， 电压 １ ０ ｋ Ｖ， 减速 机 型号 １ Ｃ ３ ５ ５ Ｎ。 １ ． ３管道 井设 计 泵站设计施 工管道井 ， 通过 管道井 将抽采瓦斯排 至地 面 ， 可 以减 少地 面土 建工 程 ， 方 便泵 站管 理 。 为了使管道 井的建设既能顺利排放 瓦斯 又经济 ， 准备 １ 号泵进行 预抽 ， ２号泵进 行高位钻孔抽 放 ， １ 、 ２ 号 泵抽 出的瓦斯 排入 一个 管道 井 ， ３号 泵 进行 上 隅 角埋 管 抽放 ， 抽 出 的瓦斯排 入 一个 瓦斯 管道井 。 根据抽采流量计算 管道井 直径分别为 ： 一个瓦斯 管道 井 安 装 Ｄ ８ ３ ６ Ｘ１ ６ ｍ ｍ 钢 管， 瓦 斯 管 道 井 毛 直 径 １ ０ ３ ６ ｍ ｍ 以上 ， 一个 瓦斯 管 道 井 下 安 装 Ｄ ６ ３ ０ Ｘ１ ５ ｍ ｍ 钢 管， 瓦斯管道井毛直径 ８ ３ ０ ｍ ｍ以上。瓦斯抽放泵在正 压段 可 达 到 １ ０ ０ ０ ０ Ｐ ａ的压 力 ， 而 管 道 井 的 实 际 管 路 阻 力 损失 最大 为 ２ ８ ８ ６ Ｐ ａ ， 所 以完 全可 以满 足 瓦斯 的排放 。 ２ 、 管道 井施 工 管 道井施 工 的成败 是 井 下泵 站 能 否 正 常运 转 的关 键。瓦斯管道井 从表土直到基岩段需加套管 ， 瓦斯管 道井 垂 深 皆 为 ６ ２ ０ ｍ。为保 证 瓦 斯 管 道 井 与井 下 排 放 硐室垂直贯通 ， 瓦斯管道井的偏斜率应不 大于 ０ ． ４ ％。 瓦斯 抽放 管 与管道 井 井壁 之 间 采用 水 泥 浆 液 固孔 。两 个管道井 的施工工艺与安装程序相 似。 目前 ， 管道井 已顺 利投 入运 行 。 ３ 、 井下抽 放 泵站施 工 考虑 到抽 放 泵 站 主要 服 务 于 四 盘 区 ， 泵 站 选 择 在 四盘 区 中央 ， 位于 ４ ０ ９胶 带 巷 和 回风巷 之 间 ， 泵站 由 ３ 个瓦斯抽放泵房硐室、 管子道 、 仪表室、 配 电室及通道 、 进风联络巷 ２条、 回风联络巷 １ 条、 管道井 硐室等组 成， 在联络巷内设低位水池硐室 ， 在 回风联络巷 内设高 位 水 池硐 室等 。 由于矿井 ２号煤层底板存在 一层 ５～ ６ ｍ厚的软 岩， 会 造成 底鼓 现 象 ， 根据这种情况 ， 将 平 常 地 面 瓦 斯 泵基础 ０ ． ８ ｍ深 增加 到 １ ． ５ ｍ深 ， 然 后 在 瓦斯 泵 基 础 四 周设 置 宽 ０ ． ３ ｍ， 深０ ． ３ ｍ 的卸压 槽 ， 在 瓦斯 泵 基 础底 部 间隔一定距离设置锚索 ， 穿过该 软岩层进入 坚硬岩层 ２ ． ５ ｍ左右， 解决巷道底鼓对瓦斯泵基础造成的破坏作 用。 ４ 、 泵站 安装 泵站安装重点包括 瓦斯抽采泵安装 ， 管网布置 ， 给
宝雨山矿保护层开采及卸压瓦斯强化抽采技术实践
（ １ ） 保护层开采过程 中， 上覆煤岩体没有产生 冒落 带 和 明显 的断 裂带 ， 上覆 煤 岩体 随坚 硬 Ｌ ７灰 岩 顶板 产 生 整体 弯 曲下沉 变形 ； （ ２ ） 二 １ 煤 层 位 于保 护 层 老 顶 以 上， 处 于弯 曲 下 沉 带 内 ， 在 宏 观 上 无 明 显 穿 层 裂 隙 产 生， 与保 护层 之 间不 能 形成 垂 直 贯 通 裂 隙 ， 但 由于保 护 层 开采 作 用 ， 二 １煤 层 产 生 卸 压膨 胀 变 形 ， 所 以在 二 １ 煤 层 中形成 大 量 顺 层 张 裂 隙 ， 煤 层 中沿 层 理 方 向 的透 气 性大 大增 加 ， 而 垂 直 于 层 理 方 向透 气 性 较 小 ； （ ３ ） 二 １煤 层 获 得 卸压 保 护 效 果 后 ， 煤 层 瓦 斯解 吸 ， 但 是 由于 在 煤层 中形 成 大量 顺 层 张 裂 隙 ， 所 以煤 层 中 的卸 压 瓦 斯 沿顺 层 张裂 隙 流 动 ， 少 量 卸 压 瓦斯 可 能 会 通 过 采 动 裂 隙涌 人保 护 层 工 作 面 采 空 区。 （ ４ ） 针 对 卸 压 瓦斯 具 有 较好 顺层 流 动条 件 的 特 点 ， 为 了能 够 在 卸 压 瓦 斯 流 动 活跃 期将 二 １ 煤层 中 的瓦斯 高效 均匀 地抽 采 出来 ，
宝 雨 山 矿 保 护 层 开 采 及 卸 压 瓦 斯 强 化 抽 采 技 术 实 践
耿 同伟 （ 河 南 宝 雨 山煤 业有 限公 司 。 河 南 洛阳 ４ ７ １ ３ ０ ０ ）
摘
要： 宝雨山煤矿位于 登封矿区西段 ， 由于宝雨山煤矿 在 １ ２ Ｂ ０ ６工作 面下巷所 测的第一个 被保护层 工作面二 １煤层的瓦斯含
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ５— ０ ８ 作者 简介 ： 耿 同伟 ， 男， 毕业于焦作煤校 ， 现在宝 雨山煤矿 防
煤矿专业基础第1章 煤层瓦斯抽采技术及方法
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图9.1.3 随掘随抽的钻孔布置 1—掘进巷道；2—钻窝；3—钻孔
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图9.1.4 随采随抽钻孔布置
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1.3 邻近层瓦斯抽采
邻近层瓦斯抽采技术在我国瓦斯矿井中已经得到广 泛的应用，从20世纪50年代起，先后在阳泉、天府、中 梁山等矿务局取得了较好的效果，但近距离的上、下邻 近层抽采仍沿用一般的邻近层抽采技术，不仅效果欠理 想，而且还会给生产带来一些麻烦。“八五”以来，学 者对近距离邻近层瓦斯抽采难题进行了研究，提出了不 同开采技术条件下的近距离邻近层瓦斯抽采方法，取得 了较好的效果。
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(3)本煤层卸压抽采瓦斯 在受回采或掘进的采动影响下，引起煤层和围岩的 应力会重新分布，形成卸压区和应力集中区。在卸压区 内，煤层膨胀变形，透气性系数增加，在这个区域内打 钻抽采瓦斯，可以提高抽采量，并阻截瓦斯流向工作空 间。这类抽采方法现场称为随掘随抽和随采随抽。 1）边掘边抽 2)边采边抽
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1.2 本煤层瓦斯抽采
本煤层瓦斯抽采，又称为开采层抽采，目的是为了 减少煤层中的瓦斯含量和降低回风流中的瓦斯浓度，以 确保矿井安全生产。 1.2.1 本煤层瓦斯抽采的原理 本煤层瓦斯抽采就是在煤层开采之前或采掘的同时， 用钻孔或巷道进行该煤层的抽采工作。煤层回采前的抽 采属于未卸压抽采，在受到采掘工作面影响范围内的抽 采，属于卸压抽采。
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图9.1.1 穿层钻孔抽采瓦斯的示意图 1—煤层；2—钻孔；3—钻场；4—运输 大巷；5—封闭墙；6—瓦斯管路
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图9.1.2 未卸压顺层钻孔抽采开采煤 层示意图 1—运输巷；2—回风巷；3—钻孔； 4—采煤工作面；5—采空区
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(2)巷道预抽本煤层瓦斯(未卸压) 巷道预抽是20世纪50年代初，我国抚顺矿区成功试 验本煤层预抽瓦斯时最初采用的一种抽采瓦斯方式：在 采区回采之前，按照采区设计的巷道布置，提前把巷道 掘出来并构成系统，然后将所有入、排风口都加以密闭， 同时，在各排风口密闭处插管并铺设抽采瓦斯管路，将 煤层中的瓦斯预先抽采出来。经过一段时期的抽采，待 瓦斯浓度降低至规定的范围后，即可回采。抽采瓦斯巷 道的设计与布置，除必须完全适应将来开采需要外，还 要充分利用瓦斯流动的特性，既能抽采本采段的煤层瓦 斯，又能截抽下段煤层瓦斯。基于这一考虑，一般都将 瓦斯巷道布置在煤层顶分层和上、下段之间的阶段煤柱 中。
高位钻场钻孔瓦斯抽放技术的应用分析
高位钻场钻孔瓦斯抽放技术的应用分析随着煤矿采煤工作的不断深入，瓦斯涌出量也越来越大，为了保障矿工的安全，必须采取有效的措施来控制和抽放瓦斯。
高位钻场钻孔瓦斯抽放技术就是一种非常有效的瓦斯抽放方法。
本文将对高位钻场钻孔瓦斯抽放技术的应用进行分析，探讨其在煤矿瓦斯抽放中的作用和价值。
一、高位钻场钻孔瓦斯抽放技术概述高位钻场钻孔瓦斯抽放技术是指在煤矿井下采用钻孔方式将瓦斯从工作面高位抽放到地面集中处理的技术。
该技术主要分为两个步骤：第一步是在工作面上方的高位进行钻孔，将瓦斯通过管道输送到地面；第二步是地面对输送过来的瓦斯进行集中处理，包括分离、净化和利用等。
在实际应用中，高位钻场钻孔瓦斯抽放技术通常需要结合矿井特点，如瓦斯涌出量、地质条件、工作面布置等，设计合理的钻孔布置和管道系统，以确保瓦斯能够有效地被抽放出来，并且不会对矿井生产造成影响。
1. 提高了矿工的安全性通过高位钻场钻孔瓦斯抽放技术，矿井内的瓦斯得以及时抽放到地面，避免了大量瓦斯在井下积聚的情况发生，有效地提高了矿工的安全性。
这对于煤矿来说是非常重要的，因为瓦斯爆炸是煤矿事故中最为严重的一种类型，而采用高位钻场钻孔瓦斯抽放技术可以有效地降低矿井瓦斯爆炸的风险。
2. 减少了瓦斯对矿井生产的影响瓦斯是煤矿生产中一种常见的有害气体，它不仅对矿工的安全构成威胁，还可能会导致矿井的停产。
通过高位钻场钻孔瓦斯抽放技术，矿井内的瓦斯能够得到及时而有效地清除，从而减少了瓦斯对矿井生产的影响，保障了矿井的正常运转。
3. 促进了瓦斯资源的有效利用随着能源问题的日益突出，瓦斯资源的利用已成为全球范围内的一个热点议题。
通过高位钻场钻孔瓦斯抽放技术，可以将被抽放出来的瓦斯进行集中处理，包括净化和利用等，从而实现瓦斯资源的有效利用。
这对于煤矿来说是非常有益的，一方面可以增加矿井的经济效益，另一方面也有助于减少矿井对环境的影响。
目前，国内外在煤矿瓦斯抽放领域已经积累了丰富的实践经验，高位钻场钻孔瓦斯抽放技术也得到了广泛的应用。
远距离下保护层开采条件下瓦斯抽采技术及应用
Ａｐｐ ｉａ ｉｎｓｏ ｓＥｘ ｒ ｃ ｉｎ ａ ｓａ ｅ ｕｎ ｅ ｈｅ Ｃｏ ｄ ｔｏ ｓ ｌ ｔｏ ｆＧａ ｔ ａ ｔｏ ｔＤｉｔ ｎｃ ｄ ｒ ｔ ｎ ｉ ｎ ｃ ｉ
ｏ ｈ ｏ ｅ ｔｏ ｙ ｒ Ｍ ｉ ｉ ｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓ ｆｔ ｅ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｎ Ｌａ ｅ ｎ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ
层 卸压瓦斯 ， 过监 测瓦斯流量及压力变化 ， 通 结果 表 明， 这一 方法 能有效 地防止综 瓦斯突 出； 向钻孔 上 中图分类号 ：Ｄ １ ． Ｔ ７２ ６ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ：０５ ２９ （０ １ ０ ． ０ ３ ０ １０ — ７ ８ ２ １ ）８ ０ ２ ． ２
随着煤矿开采规模 的不断扩大 ， 开采深度的增
加， 开采 条 件更趋 于 复杂 ， 煤矿 安 全生 产 问题 变 得越
１ 保 护层 的作用原理
保 护层 开采 后 ， 于周 围岩 层 及 煤 层 发 生 向采 由
来越突出， 成为制约矿井安全高效 的主要 问题 。据
引起 应 力重新 分 布 ， 空 区上 方形 成 自 采 统计 ， 煤 矿企 业 一 次 死 亡 １ 在 Ｏ人 以上 的事 故 中 ， 瓦 空 区 的移 动 ， 然 平衡 拱 ， 压力 传递 给采 空 区 以外 的岩 层 承受 ， 围 对 斯 事故 占死 亡人 数 的 ７ ％ … 。因此 ， 矿 瓦 斯 灾 害 ７ 煤 的 防治 是 我 国煤 炭 工 业 发 展 中亟 待 解 决 的 重 大 问 岩 和煤 层产 生采 动影 响 。被保 护层 瓦 斯动 力参 数 和 应 力状 态 发生 重 大 变 化 ， 这种 变 化 在采 煤 工 作 前 后 题。 正 、 《 煤矿安全 规程》 中明确规定 ： 在煤 与瓦斯突 可 以划 分 为瓦斯 自然 涌 出带 （ 常 应 力 区 ） 瓦斯 涌 “ 出变化带 （ 应力增 高区） 瓦斯涌 出活跃带 （ 、 应力 降 出矿井 开采 煤 层 群 时 ， 须 首 先 开 采 保 护 层 。开 采 必 低区） 和瓦 斯涌 出衰 竭 带 （ 力恢 复 区 ） 应 四个 带 。在 保 护层 后 ， 在被 保 护 层 中受 到 保 护 的 区 域 按 无 突 出 应 力 降低 区 内 ， 由于 压 力 已经传 递 给此 区 以外 的岩 危 险煤 层进 行采 掘工 作 ； 未受 到保 护 的 区域 ， 须 采 必 层承受 ， 层承 受 的 压 力 不 断 减 小 ， 生 卸 压 作 用 ， 煤 产 取 防止 突 出危 险措施 ” 由此 可见 ， 护层 开采 技 术 。 保 煤 层产 生 膨 胀 变 形 ， 气 性 增 加 ， 时 瓦 斯 加 剧 解 透 同 是 已被大量实践证明并用法规形式确立的防治煤矿 析 ， 量不 断增 加 ， 斯 压 力 急 剧 下 降 ， 适 合 打 钻 流 瓦 最 突 出危 险 的 行 之 有 效 的 方 法 ， 国 内外 被 广 泛 应 抽 采 瓦斯 。 。 在 。 用 ｌ 。本 文 以潘 三 矿 为例 ， 绍 了远 距 离 下 保 护 ２ 』 介 层 开采 条件 下 卸 压 区 瓦斯 抽 采 技 术 及 应 用 效 果 ， 结
瓦斯抽采新技术
三、瓦斯抽采目标
◆对采煤工作面将瓦斯抽采到通风能够解决的条件
工作面日产量 （ t） ≤1000t 可解吸瓦斯量Wj （m3/t） ≤8 对应的最大瓦斯 涌出量 5.6m3/min
1001～2500t 2501～4000t 4001～6000t 6001～8000t 8001～10000t >10000t
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二、瓦斯抽采初见成效
3、瓦斯超限次数显著降低
强化瓦斯抽采后，国有重点矿井瓦斯超限 显著减少,瓦斯爆炸事故也显著减少，2007 年除煤与瓦斯突出事故外的瓦斯事故仅死 亡26人。
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二、瓦斯抽采初见成效
4、显著降低突出的危害 松藻、淮北、盘江等矿区基本消除突出伤亡 事故。 但2008年，全国煤矿发生重大突出事故10起， 占重特大瓦斯事故的55.6%。
二、瓦斯抽采初见成效
2、一些瓦斯灾害严重矿区强化了瓦斯抽采，瓦斯灾害事 故显著减少。 瓦斯抽采量超过1亿m3的矿区
6 5 4 3 2 1 0 抚顺 阳泉 松藻 淮南 盘江 晋城 水城 鸡西 宁煤 淮北 2003 2004 2005 2006 2007
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二、瓦斯抽采初见成效
这些矿区主要集中在山西(晋城、阳泉）、重庆（松 藻） 、安徽（淮南、淮北）、贵州（盘江、水城）、 黑龙江（鸡西）、辽宁（抚顺）和宁夏（宁煤）的 国有重点矿井。 山西阳泉一直重视瓦斯抽采，煤矿瓦斯事故一直保 持在较低水平，晋城原来主要开采低瓦斯矿井， 1998年后逐步进入高瓦斯矿区，期间发生过重大瓦 斯事故，这几年瓦斯抽采量飞速增长，瓦斯事故也 得到有效控制。
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≤7 ≤6 ≤5.5 ≤5 ≤4.5 ≤4
保护层开采及瓦斯分源抽放技术研究应用
＾ 一＾
图 １ 顶 板 高 位钻 孔 瓦 斯抽 放 布 置 图
较 ：己 ，２ ０ ０工作面最大绝对 瓦斯涌 出量为 １．８ｍ ｍｎ 一３８ ４８ Ｔ ｉ， 己 一 ３ ６ ２ ０ ０工 作 面 最 大 绝 对 瓦 斯 涌 出 量 为 ２８ ￣ ｉ； ． ｍ ｍ ｎ 己 ８
一
高位钻孔施 工完毕后 ， 用 １０ ｍ 双抗 玻璃钢管 做为套 ０ｒ ａ 管 下 入 钻 孔 内 ， 后 用 聚 氨 酯 封 孔 ； 管 周 围 为 针 孑 式 ， 便 然 套 Ｌ 以 抽放高浓度瓦斯 ； 套管与套管 之间采用快速接 头连接 ， 操作方
便 ， 单易行 。 简 （ ） 巷 埋 管 抽 采 技 术 。 在 保 护 层 工 作 面 尾 巷 内 预 埋 ２尾 ３ ０ ｍ 螺旋 抽放 管 ， 个 回风 联 络 巷 以里 （ ２ 抽 采 管路 上预 ０ｒ ａ 每 图 ）
为 上 保 护 层 ， 放 戊 。 瓦 斯煤 层 。 自开 采 保 护层 以 来 ， 累 解 高 已 计开采保 护层 工作 面 ｌ ４个 ， 护 面 积 ２ ０２万 ｍ ， 放 突 出 保 ２． 解 煤 层 储 量 １８ １２万 ｔ ，
２ 保护 层 开采意 义
保 护 层 开 采 后 被 保 护层 充 分 卸 压 瓦 斯 大 量 释 放 ，煤 层 透 气性系数大大增加 ， 比煤 层 原 始 透 气 性 系 数 增 加 了 ５ ０多 倍 。 ０ 被保 护层 由低 透 气 性 煤 层 变 为 高 透 气 性 煤 层 ， 由 较 难 抽 放 煤
３ 保 护 层开 采效 果分 析
己 一 ３ ６ ２ ０ ０为被保护层工作 面 ， 保护层 开采 后原始 瓦斯 压力 由 １ Ｐ ． Ｍ ａ降到 ０１ Ｍ ａ 被保护层瓦斯压力下降 了８ ％， １ ． Ｐ， ２ ９ 煤 层 瓦斯 含量 由原 始 瓦 斯 含 量 １ ． 降 到 ２８ｍＲ， １ ５ｍ ２ ． 瓦斯 含
综采工作面水力压裂切顶卸压技术的应用研究
综采工作面水力压裂切顶卸压技术的应用研究目录1. 内容综述 (2)1.1 研究的背景和意义 (2)1.2 综采工作面水力压裂切顶卸压技术的概述 (3)1.3 国内外研究现状 (4)2. 综采工作面水力压裂切顶卸压技术的原理 (6)2.1 水力压裂的基本原理 (7)2.2 切顶卸压技术的应用 (8)2.3 综采工作面水力压裂切顶卸压技术的特点 (9)3. 理论分析与数学模型 (10)3.1 岩石力学原理 (11)3.2 水力压裂裂隙形成理论 (12)3.3 切顶卸压效应分析 (14)3.4 综合数学模型建立 (16)4.1 试验矿区与工作面的选择 (18)4.2 试验准备与实施步骤 (19)4.3 试验数据分析与结果 (20)5. 应高技术应用实例 (21)5.1 典型综采工作面简介 (23)5.2 水力压裂切顶卸压技术应用案例 (24)5.3 技术问题与对策 (25)6. 安全性与环境影响分析 (26)6.1 安全性评价 (28)6.2 环境影响评估 (29)6.3 降低风险的措施 (30)7. 结论与建议 (31)7.1 研究总结 (32)7.2 技术的推广应用建议 (33)1. 内容综述随着煤炭资源的不断开发和利用，综采工作面作为煤矿开采的主要方式之一，其安全性和效率受到了广泛关注。
在综采工作面中，水力压裂切顶卸压技术作为一种有效的支护措施，已经在国内外得到了广泛的应用和研究。
本文将对水力压裂切顶卸压技术的应用研究进行综述，包括其原理、技术特点、适用范围以及在实际工程中的应用情况等方面的内容。
通过对现有研究成果的梳理和分析，旨在为综采工作面的安全生产和高效开采提供理论支持和技术指导。
1.1 研究的背景和意义随着煤炭资源的开采深度不断加深，综采工作面面临着越来越复杂的地质条件。
特别是在复杂地质构造区域，如断层、褶皱等处，煤层的赋存状态和瓦斯涌出特征呈现出多样化和不确定性，这对传统的采煤方法提出了更高的挑战。
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口直接暴露与巷道 内， 形成通道 。
封 闭采用 双墙 双 瓦石砌 筑结 构 ， 墙之 间 间距 两
其他抽采系统进 行复用， 节省 了材料 支出 ； 至当 乃
保持 抽 采 ， 避免 钻 孔抽 采 因巷 道 变形 而难 以维 护 。
（ ） 量 的钻孔 无 需人 员 进 行 维 护 ， 方 面节 ５大 一
０ … ７ ～ ｊ … 一 三
３ 项 目实 施 后 效 果 对 比
实施 巷道 抽 放后 不仅 节省 了大 量 的人 力 物力 ， 避免 了喷 孔带 来 的 瓦斯 事 故及对 维 护人 员 的伤 害 ， 更重 要 的是抽 采 负压 、 采量 都在 很大 程度 上 有 了 抽 提高 （ 图 ２～图 ４ 表 １ 。 见 ， ）
确保 墙体无 裂 隙 、 重缝 和 空缝 ， 密 不漏 风 。 严 在墙 体上 部 安设 两 路 １ 寸 抽 采 管 路 ， 用 ０英 一
一
备， 下部 安设 一 路 １ 寸放水 管 路 ， 串联 自动 Ｏ英 并
放水 器 。
１０６保护层工作面正在 回采 ， １１ 底抽巷钻孔按 １ ０ Ｘ １ Ｏ网格 布置 ， 体设 计 如 图 １ 示 。 具 所
巷 道 的 围岩 存在 一定 裂 隙 ， 而这 些裂 隙与 钻孔 导通 ， 降低 系统 抽 采 负压 ， 影响 了抽 采效 果 ； 另一 方 面 由 于巷 道 选 用局 扇供 风 处 于正压 状 态 ， 制 了瓦斯 向巷道 内卸压 ， 定程 度上 也 影 响 了抽 采 效果 。如何 提 高独 头 抑 一 底 抽巷 的 瓦斯抽 采 效果 ， 这是 高瓦斯矿 井在 瓦斯 治理 方面亟 待 解决 的 问题 。为彻 底 解决 此 问题 ， 断研 究 不 及 改进 瓦斯 流 场卸压 抽采技 术 ， 高 了 系统抽 采 效果 。 提
关 键词 ： 瓦斯 流场 ； 卸压 ； 巷道抽 放 中图分 类号 ： Ｄ １ Ｔ ７２
１ 项 目背 景
１０４底抽 巷 为 １０４工 作 面 的底 板 抽 排 巷 ， １１ １１
分 为上 下段 ， 段为 独头 巷道 ， 用两 路局 扇 供风 ， 上 选 总 风 量 约 为 ６ ０ 。 ｍ ｎ 下 段 全 负 压 通 风 ， 覆 ８ ｍ ／ ｉ， 上
第 ２期
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， ： 变 瓦 斯 流 场 卸 压 抽 采 技 术 研 究 与 应 用 等 改
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图 ２ １０ ４底抽 巷上段巷道抽采前后 系统抽 采负压考察表 １ １
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（ ） 图 ２可 以看 出 ， 过 实施 巷 抽 ， 根 本 １从 通 从 上解 决 了 由于巷 道 围岩 裂 隙 而损 耗 系统 抽 采 负 压 （ ） 图 ３可 以看 出 ， 道 不 再 采 取 局 扇 供 风 ２从 巷
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提高 謦 簿 篓雾 墨 的 问题 ， 了系统 抽采 负压 。 耋
施 巷道 抽放 ， 在改 变 瓦斯 流场 的基础 上达 到 了很 好 的卸压 抽采 效果 ， 仅 大 幅 度 提 高 了 瓦斯 抽 采 量 ， 不
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图 ３ １０ ４底 抽巷上段巷道抽采前后 系统抽采流量 考察表 １ １
２ １ 年 ５月 ０１
矿 业 科 学 技 术
第３ ９卷 第 ２期
改变 瓦斯 流场卸压抽采技术研 究与应用
童 文 文 陈 军 曾春 贵 ， ，
（ 淮南 矿业集团潘二煤矿 ， 安徽 淮南 ２２０ ） ３０ １
摘
要： 煤矿 井下 多数 穿层 预抽 钻 孔 随 着施 工钻孔 数 目增 多 ， 瓦斯抽采 量并 没有 明显 的增 大 。一方 面 由于
总计 ５ ４个 ， 孔使用 钢 丝软 管 与集气 箱 连接 进行 ０ 钻
合 茬 抽采 。
２ 项 目实施过程
从 瓦斯抽 采 出发 ， 用钻 孑 已无 法 满足 抽采 预 选 Ｌ
抽消 突的需要 ， 根据现场实际情况 ， 决定对 Ｉ０４ １１
底 抽 巷 上段实 施封 闭 ， 采取巷 道 抽采 。封 闭前将 所 有合 茬 的抽采 管 件 、 施 进 行 拆 除 ， 所 有 钻 孔 孔 设 使
图 １ １０ １４底 抽 巷 穿 层 抽 采 钻 孔 布 置 图
而处 于 负压状 态 ， 变 了原来 正压 状态 下 的 瓦斯 流 改
上段 共施 工穿 层 钻 孔 ３ ６组 ， 组 设 计 １ 每 ４个 ，
场， 系统 抽采 负 压 得 到有 效 的提 高 ， 系统 抽 采 量 使 增加 了一 倍 ， 高 了系统 抽采 效果 。 提 （ ） 图 ４可 以看 出 ， 现 场 实 践 发 现 ， 抽 ３从 从 巷 抽采 流量 与 抽采 负 压存在 一定 正 比关 系 ， 及抽 采 负 压越 高 ， 采流 量 越大 。为 此 ， 实施 巷 抽过 程 中 ， 抽 在 系统 负 压不 能过 低 。 （） ４ 此外 ， 抽 不 需 局 扇 供 风 ， 方 面 可 以优 巷 一 化矿 井 局部 的通 风 系统 ， 另一 方 面节 约 了矿 井 电力 消耗 ； 而且 大量 的抽 采管 件 、 施 、 料可 以转 运 至 设 材
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１０ ４底 １ 对 ≮ － 簿 薹舞 效果 通过 考察１ 下抽巷 上段 实施 巷抽 ， 系 统 抽 采 零 肄 并 鲢誉 进行 如 。
２ 墙体位置帮顶部掏槽深度不 小于 ０ ３ 底部 ｍ， ．ｍ， 掏槽 深度 不小 于 ０ ５ ． ｍ。 每一 道 封 闭墙 完 工后 ， 对
封 闭墙 墙面进 行 喷 浆 ， 墙 之 间 部 分 不 喷 ； 有 封 两 所 闭墙 完 工后 ， 两 墙 之 间进 行 注 水 泥 沙 浆 封 满 填 对
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也 在成 本节 约 、 安全 管 理 上起 到 重要 作 用 ， 矿 井 为
的安全 生产 奠定基 础 。
表 １ １０ ４底抽巷上段 巷道抽采前后瓦斯抽采考察 表 １ １
图 ４ １０ ４底 抽 巷 上 段 巷 抽 抽 采 负 压 与抽 采 流 量 考 察 表 １ １
４ 项 目实 施 效 果 分 析及 总 结
｝ 钻孔 抽粟 ； 一 ｆ－ 道抽采 －－罄
施 工穿 层 钻 孔 对 突 出煤 层 进行 预 抽 固然 是 解 决 煤与 瓦斯 突 出的重 要途 径 ， 据现 场实 际情 况实 根
实， 对封 闭墙 外 ｌ ｍ 范 围 内的 巷道 进 行 喷 注 浆 ， Ｏ 以
１０４ １１ 工作面回采期 间乃至收作 以后 ， 此巷道仍可
省人 力 ， 一方 面 避免 部分钻 孔 长期 堵塞 发 生 喷孑 另 Ｌ 带 来 的瓦斯 事 故及 对维 护人 员 的伤 害 。
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