顶板高抽钻孔抽采技术的应用

关键词：

顶板高抽钻孔抽采技术的应用（通用5篇）

篇1：顶板高抽钻孔抽采技术的应用

顶板高抽钻孔抽采技术的应用

【摘要】对青龙煤矿21604采空区及邻近煤层瓦斯进行抽采，进而解决上隅角及工作面回风瓦斯超限的问题。结合矿井具体情况，得出了合理的高抽钻孔布置参数，在此煤层开采过程中解决瓦斯超限问题积累了经验，同时也为矿井开采其它相邻煤层治理瓦斯提供参考依据。

【关键词】瓦斯抽采；上隅角瓦斯超限；抽采技术；高抽钻孔；

0 引言

随着煤矿开采深度增加，瓦斯涌出量不断增大，治理采空区及上隅角的瓦斯技术不断更新，高抽钻孔逐步成为治理采空区及上隅角瓦斯的首选途径，针对青龙煤矿21604综采工作面，在开采过程中常出现上隅角、回风瓦斯超限[1-2]，为此采用顶板走向高抽钻孔抽采采空区裂隙带瓦斯的技术，从而解决上隅角和回风流瓦斯超限问题[3]。并对治理来自于采空区、上部围岩或下邻近层工作面的瓦斯效果显著[4]。矿井概况

青龙煤矿为煤与瓦斯出矿井，根据2014年矿井瓦斯及二氧化碳涌出量测定报告，矿井绝对瓦斯涌出量165.56m3/min，矿井相对瓦斯涌出量80.65m3/t，煤层均为可抽煤层。青龙煤矿于2011年开始推广应用钻孔抽采瓦斯技术抽采采空区裂隙带瓦斯解决工作面、上隅角及回风瓦斯超限问题。先后在11607、11611、11802综采工作面应用顶板仰角钻孔抽采瓦斯技术治理上隅角瓦斯，取得了一定的技术经济效果。但由于受仰角钻孔利用率低和塌孔等因素的影响，瓦斯治理问题没有从根本上得到解决。因此在开采21604采煤工作面时采用了钻孔利用率高、效果好的顶板岩石高抽钻场抽采技术。高抽钻孔设计方案

（1）高抽钻孔设计、施工

根据矿压理论及我矿原高抽钻场布置经验，16#煤层顶板裂隙带高度采高的8-24倍，瓦斯积聚在工作面上部24-72m范围内，综放采煤工作面覆岩采动裂隙带内聚积着来自邻近层及本煤层的瓦斯[5-6]，钻孔布置应与此适应。设计采用高位钻场抽采瓦斯，钻场布置在回风巷侧，距煤层顶板垂高10m，共设计钻孔十二个，终孔布置为上下两排，分别考察不同钻孔终孔不同位置，不同高度的抽采效果，钻孔布置见图1。

图1 高抽钻孔设计布置图

A-平面图 B-断面图 C-剖面图

选用ZDYLF-4000S型钻机施工，钻孔最深可施工长度200m，孔长180m，钻孔孔径Φ113mm。

（2）封孔

钻孔施工完成后，必须及时进行封孔注浆，封孔时单个钻孔统一采用DN108PE管进行封孔，封孔长度不得小于10m，封孔完成后及时对钻孔进行注浆。如下图2所示。

图2 高抽钻孔封孔剖面图

待注浆凝固后，必须在8-16h内进行连抽，单个钻孔采用独立的DN108管路进行连抽，在DN108PE管低点设置放水三通，对水大的钻孔安装自动放水器，水量较小的钻孔安装手动放水器，从而解决管路内积水影响抽采效果。抽采效果分析

根据第十组高位钻孔施工情况，由于受到钻孔塌孔、孔内水大、封孔漏气、个别钻孔施工不到位及现场施工不定向因素影响，对以下7个抽采效果好的钻孔进行分析。如下表所示。

从以上表可以看出，对4#钻孔和9#10#钻孔抽采浓度、纯流量进行比较，在里程60m左右都是呈现增大的趋势，然后经过一个稳定期，在里程140m左右呈现下降趋势，4#钻孔浓度、纯流量均大于9#和10#钻孔浓度、纯流量之和。最佳终孔高度分析

通过选择抽采效果最好4#、5#、6#钻孔进行分析，对4#、5#、6#钻孔的回采里程和抽采浓度、纯流量的关系进行观察，从而确定最佳钻孔终孔高度，如4#、5#、6#钻孔参数图可以看出，回采里程在0m-60m时，钻孔抽放纯流量不断升高，到60m时达到最大值，回采里程在60m-140m抽放纯流量处于一个稳定阶段，回采里程在140m后逐渐下降，从而得出回采里程在60m-140m段钻孔抽采效果最佳，结合回采里程与终孔高度关系图分析，回采里程在60m时钻孔有效高度为48m，回采里程在140m时钻孔有效高度在24m，因此认定高抽钻孔的最佳终孔范围在24m-48m。结论

通过对21604工作面第十组高位钻场进行分析得出以下几条结论：

1.条件允许情况下，尽可能把高抽钻场的层位放高，钻孔倾角越小，钻孔施工变形越小，钻孔利用率高。

2.为了更好保证抽采效果，尽可能增大钻孔施工孔径，孔径在113mm以上，可以根据实际情况合理较少钻孔，钻孔个数控制在6-8个。

3.根据对21604工作面第十组高抽钻孔抽采效果分析，合理的钻孔终孔布置高度是保证抽采效果的必要条件，21604工作面高抽钻孔终孔布置最佳高度为24m-48m之间。

4.根据数据分析，靠近上隅角的钻孔抽采浓度、纯流量高，设计钻孔时靠近上隅角侧的钻孔终孔间距应合理减小，设计距离5-10m为益。

参考文献：

[1] 中国煤炭工业劳动保护科学技术学会.瓦斯灾害防治技术[M] 北京：煤炭工业出版社，2007

[2] 张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术[M]北京：煤炭工业出版社，2001

[3] 董振军.顶板走向高位钻孔解决上隅角瓦斯超限技术研究[J]煤炭技术，2012（11）：21-23

[4] 黄晓枫.走向高位钻孔瓦斯抽采技术研究[J].矿业安全与环保，2012（8）：58-59

篇2：顶板高抽钻孔抽采技术的应用

马堡煤矿位于山西武乡县城东北53 km处墨镫乡马堡村, 矿井批准开采8~15#煤层, 开采深度+1 282~+950 m, 批准开采面积为12.880 5 km2, 矿井核定生产能力为1.50 Mt/a。该矿的8204综采工作面位于8#煤层二采区, 工作面产量为1 830 t/d, 工作面标高+950~+1 000 m。工作面走向长度1 130 m, 倾向长度180 m, 倾角10°~12°, 煤层平均厚度2.1 m。

马堡煤矿8204综采工作面所采煤层为太原组8#煤层, 顶板主要为泥岩、砂质泥岩, 单斜构造, 厚度平稳。8#煤层上邻近层为1~7#煤层, 与8#煤层平均间距为5.97~57.2 m。

2 大直径长钻孔布置及施工

根据矿井瓦斯涌出量预测, 马堡煤矿8#煤层邻近层瓦斯涌出量占回采工作面涌出量的43%。为解决上邻近层瓦斯问题, 设计采用大直径顶板走向长钻孔瓦斯抽采工艺。8204综采工作面煤层平均厚度为1.8 m, 裂隙带主要分布在8~12倍煤层厚度的顶板上, 即裂隙带高度14.4~21.6 m。在8204综采工作面回风顺槽布置钻场, 钻场距回风顺槽垂直高度为14 m。

根据“O”型圈瓦斯赋存理论, 为了有效控制上邻近层瓦斯涌向采空区, 设计在抽采瓦斯初期控制60 m范围, 接替钻场距离为400 m, 顶板走向长钻孔有效搭接距离为20 m, 顶板走向长钻孔布置平剖面如图1所示[1,2]。

采用ZDY6000L型钻机及直径113 mm钻杆用于长钻孔施工, 为增加抽采效率, 抽采钻孔在原始导向钻直径113 mm基础上再扩孔两次, 第一次扩孔直径为153 mm, 第二次扩孔直径为193 mm, 最终成孔直径为193 mm。

施工过程中由于钻杆自身质量使得钻孔下沉17 mm/m, 所以在施工420 m钻孔钻杆的下沉高度为7.14 m。为了消除钻杆自身质量引起的下沉量, 钻孔施工需有一定的仰角来弥补钻孔的弯曲下沉。根据理论计算及经验确定仰角为12°, 但工作面煤层倾角在10°~12°之间, 则每个钻孔的仰角及方位角施工参数如表1所示[3,4]。

3 瓦斯抽采情况及治理效果

马堡煤矿采用地面固定瓦斯抽采泵2BEC-80型水环式真空泵对8204综采工作面顶板走向长钻孔进行抽采, 抽采管路选择DN250螺旋焊缝钢管。为了考察研究该抽采工艺在8204综采工作面的适应性, 从2013年11月15日始每5 d对钻场内的单孔瓦斯抽采效果进行监测, 钻孔负压2~3 k Pa, 监测统计结果如表2所示。顶板走向钻孔瓦斯抽采量随工作面推进变化情况如图2所示。

从表2中现场监测的8204综采工作面顶板走向长钻孔抽采效果可以看出, 该抽采工艺瓦斯抽采量在14.21~24.58 m3/min之间, 其瓦斯抽采效果与周边矿井采用高抽巷抽采效果相当, 所以可以得出大直径顶板走向长钻孔在马堡煤矿具有较强的实用性, 能够对8#煤层邻近层瓦斯进行有效拦截, 从而减少上隅角瓦斯涌出。

从图2中可以看出, 5个顶板走向长钻孔瓦斯抽采量均表现出周期性的起伏增减, 分析原因可以判定工作面顶板周期来压引起顶板走向长钻孔瓦斯抽采量的周期性变化, 该工作面在2013年11月25日和2013年12月5日存在2个瓦斯抽采量的峰值, 峰值时间差值为10 d左右。8204综采工作面单日推进2.4 m, 则10 d推进距离为24 m。可以初步确定8204综采工作面周期来压的步距在20~30 m之间。

4 经济效益分析

马堡煤矿采用大直径顶板走向长钻孔作为治理邻近层瓦斯的主要技术手段, 从经济和技术角度比较, 都优越于传统高抽巷治理邻近层瓦斯抽采方法, 大直径顶板走向长钻孔具有高效率和高效益的优点。

4.1 效率分析

(1) 高抽巷施工的超前性。8204综采工作面顺槽长度为1 130 m, 施工该巷道需用时7个月, 与煤巷掘进同期施工, 工作面将滞后贯通3个月左右。

(2) 大直径顶板走向420 m长钻孔施工技术成熟后, 施工可以和采煤平行作业, 且可分段施工, 钻场和钻孔施工可在2个月内完成。

4.2 效益分析

8204综采工作面共设计3个顶板走向钻场, 钻场间距420 m, 每个钻场施工费用为4万元。施工高抽巷和顶板长钻孔费用如表3所示。

通过上述数据分析得出, 大直径顶板走向长钻孔是高抽巷费用的28%, 所以大直径顶板走向长钻孔瓦斯抽采工艺在经济上是非常合理的[5,6,7]。

5 结论及存在问题

(1) 马堡煤矿采用大直径顶板走向长钻孔在回采工作面地质条件比较简单、工作面构造较少的条件下, 可以作为替代高抽巷瓦斯抽采工艺的一种有效方法, 并且随着钻机性能的不断提高, 大直径顶板走向长钻孔治理邻近层瓦斯的方法更能体现其优越性。

(2) 通过对8204综采工作面顶板走向长钻孔跟踪监测研究得出, 该工作面顶板周期来压步距在20~30 m之间。

(3) 大直径顶板长钻孔超过420 m后, 钻孔的终孔位置偏斜是影响钻孔抽采效果的主要因素, 特别是在钻孔垂直方向上的偏斜最难控制。

(4) 在施工大直径顶板长钻孔期间钻场内用水量和排渣量较大, 由于受回风顺槽的条件限制, 可以考虑采用沉淀池和循环水的方式解决。

(5) 马堡煤矿需要有一支经验丰富的施工队伍, 加强工人对钻机性能的掌握, 提高钻孔施工技术的水平, 能够根据每个钻场的不同岩石特性, 及时调整钻机的参数, 从而确保长钻孔能够按设计进行施工。

摘要：通过对马堡煤矿8204综采工作面瓦斯涌出规律的研究, 为有效治理邻近层瓦斯, 采用大直径顶板走向长钻孔代替传统的高抽巷的瓦斯抽采工艺, 同时针对2种瓦斯抽采工艺的治理效果和经济技术效益进行分析研究, 得出马堡煤矿大直径顶板走向长钻孔瓦斯抽采工艺具有更好的适应性, 并得出顶板走向长钻孔瓦斯抽采与顶板周期来压的关系。

关键词：邻近层瓦斯涌出,大直径长钻孔,顶板周期来压,瓦斯抽采

参考文献

[1]钱鸣高, 缪协兴, 许家林, 等.岩层控制的关键层理论[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2000.

[2]王魁军, 程五一, 高坤, 等.矿井瓦斯涌出理论及预测技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2009.

[3]雷云, 周明磊, 王海东, 等.三进两回通风系统采空区瓦斯运移规律及其治理研究[J].中国煤炭, 2012, 38 (10) :101-104.

[4]雷云, 王魁军, 张兴华, 等.厚煤层综掘巷道煤壁瓦斯涌出规律分析[J].煤矿安全, 2013, 44 (3) :170-172.

[5]霍中刚, 高玉丰.顶板岩石水平长钻孔抽放瓦斯技术经济分析[J].煤矿安全, 2000, 31 (8) :3-4.

[6]赵耀江, 郭海东, 袁胜军.综采面顶板走向大直径长钻孔瓦斯抽采技术参数的研究[J].太原理工大学学报, 2009, 40 (1) :74-77.

篇3：顶板高抽钻孔抽采技术的应用

摘要：通过对高瓦斯突出综采工作面瓦斯综合防治的研究，确定了采空区瓦斯积聚自然分布梯度及抽放负压所产生的技术参数，对全矿井的瓦斯综合治理工作，具有很强的适用性和指导意义。

关键词：瓦斯抽放瓦斯分布梯度采空区抽放负压

1概况

十矿戊90-20210采面位于-320水平戊组中区下山东翼第五阶段，采面西靠中区轨道及运输机下山，东至东区戊组轨道下山，南邻已回采的戊90-20190采面，北部为戊组三水平开拓工程，尚未开采。

为预防瓦斯积聚超限，主要采取的技术措施有以下几个方面：

①偏外巷风排瓦斯和中区泵站抽放，抽放流量为120m3/min，纯量为5～8m3/min，偏外巷风量为600m3/min，瓦斯浓度2%。②采面动压浅孔抽放。非生产班施工浅孔，孔深24米，Ф89mm，间距每1.5m一个，每循环允许进4米，每一架一个和本煤层抽放管路并网，抽放流量为50m3/min，纯量为5m3/min。③上隅角辅助抽放，利用中区抽放泵站2BEC-42型抽放泵进行抽放，抽放流量为100m3/min，纯量为3m3/min。④工作面采用轨道下山、运输机下山两路进风，采面风量达1600m3/min以上。⑤严格坚持上封下堵和突出危险工作面“四位一体”防突措施。先进行突出危险性预测，每15m布置1个预测孔，孔深8m，孔径42mm，每次预测循环允许进尺不超过2.5m，两次预测总进尺不超过4m。⑥采面安装有矿压在线监测设备，综采一队坚持每天收集矿压显现数据，分析矿压活动规律。⑦为保证该面的安全生产，坚持以风定产，每月根据实际情况安排生产计划，回风流瓦斯浓度控制在0.6%～0.8%。

防冲击地压措施：①技术措施。a采面内实施中孔松动卸压诱导爆破，孔深15m，每孔装药量为12卷（330g/卷）；b在距工作面10m范围内利用风巷本煤层抽放钻孔进行深孔注水；c及时拆卸机风巷超前段锚杆、锚索。②安全防护：松动爆破时工作面停电、撤人、设置警戒，生产期间出现闷雷或煤炮声音时暂撤人，建立完善的防突异常信息搜集及应急处理机制。③组织措施：调整工作面劳动组织，减少工作面定员人数。

通过以上安全技术措施与防突、防冲措施，采面回采期在2009年6月4日前未发生因瓦斯原因影响生产现象。

2对采空区漏风形式和瓦斯积聚梯度区域的研究

2.1瓦斯治理简介。采面回采后期，由于采动空间变化，采煤工作面漏风通道也发生变化，瓦斯涌出地点和涌出浓度形式同时改变，经研究采用偏“Y”巷通风小川封闭形成的抽采巷及上隅角联合抽放技术，利用中区泵站两套2BEC-42型水环式真空泵，流量均为100-110m3/min，抽放管用12吋、8吋铁管，一套为采面上隅角和采面本煤层浅孔抽放，一套为采面偏“Y”巷通风小川封闭后形成的抽采巷抽放，如图。

2.2戊90-20210采面上隅角及采空区瓦斯情况分部：戊90-20210采面直接顶初次垮落步距10～20m，老顶周期垮落步距20～25m，在工作面推进10m范围内，在采面上隅角及回风巷风流中瓦斯未发生超过规定现象。

初期的上隅角单套抽放管抽放，在采面推进5m即开始抽放，而通过对偏“Y”巷内预留10m抽放管内抽放气体浓度观测分析，采面推进30m处时，偏“Y”巷抽放管瓦斯浓度1.5%，并逐渐增高，采面推进60m范围内，抽放瓦斯浓度由1.5%匀速上升为3.5%，当采面推进到80m～100m时，抽放瓦斯浓度基本在5～8%左右，当采面推进超过100m以后，抽放管路内瓦斯浓度稳定在6%左右，其变化曲线如图。

通过以上数据及回采工作面推进距离与抽放浓度曲线图分析可以判断，戊90-20210采面采空区距工作面中心10m范围内为瓦斯积聚低浓度区域，距采面10～40m采空区为高浓度瓦斯积聚区，为瓦斯抽放效率区。

2.3采空区瓦斯积聚区域分析：预计戊90-20210采面采空区顶板垮落高度15.3m，采空区瓦斯积聚范围及其采空区漏风量300m3/min分析计算，在该工作面采空区10m～40m范围内为高浓度瓦斯积聚。

2.4采面抽放系统抽放浓度判断瓦斯积聚区域的分析研究。戊90-20210采面由于采用瓦斯抽放技术，有效降低了采空区向采面风巷的瓦斯涌出量，采面上隅角瓦斯浓度在正常情况下与采面切眼机尾瓦斯浓度相当接近。

3抽采工作面瓦斯治理技术的应用分析

3.1通过对戊90-20210采面上隅角及偏“Y”巷预留采空区抽放管内瓦斯浓度的检查，6月4日抽放瓦斯浓度上隅角及偏“Y”巷分别降低到2.0%、2.8%，采面回风流瓦斯浓度0.92%，临近超限，为及时解决戊90-20210采面瓦斯增大现象，矿领导及时决策，加强采面上顺槽三角煤区域顶板控制，加快采面回采速度，尽快通过顶板破碎区，通风部门及时对偏“Y”巷通风小川使用方式进行调整，封闭小川以里增大抽放管路负压，降低采空区漏风，提高瓦斯抽放浓度，同时降低了回风流瓦斯浓度。

3.2对采空区抽放浓度变化情况与抽放压力影响的研究。①6月5日八点班在采面上顺槽三角煤顶板破碎处装填黄土封堵瓦斯涌出通道，并预留插管进行抽放，以达到阻止高浓度瓦斯涌出进一步扩大，影响采面三角煤区域以及回风流瓦斯浓度。②6月5日四点班通风部门通过理论研究决定采用改变通风小川使用方法，降低偏“Y”巷漏风量，增加上隅角10m范围内采空区抽放负压，这种改变使抽放管路瓦斯抽放浓度有了显著提高，直接降低采空区高浓度瓦斯涌出源头。③6月6日经矿领导研究决定，采面进行快速推进，采煤机迅速过机尾，降低采面上出口10米范围内采煤高度，加强上顺槽三角煤区域顶板控制。④在割煤期间，在采面严格执行上封下堵措施，下隅角封堵后悬挂挡风帘，长度不低于20m。⑤防突队加大抽放管路巡查力度，及时查找处理抽放管路的跑风、漏气问题，确保瓦斯抽放浓度在可控范围。⑥采面生产期间，各级安保人员及措施要到位，严防瓦斯超浓度生产。

通过各项措施的实施与落实，使戊90-20210采面瓦斯情况没有影响到采煤工作面的正规循环作业。

4经济效益分析与评价

戊90-20210工作面2009年6～7月份出煤约10.1万吨，根据戊组煤的售价，2009年平均价为480元/吨，成本为350元/吨。

总价值=总产量×售价-总产量×成本价=1313万元。

5结论

通过对顶板事故造成封闭空间形成漏风通道，进而使抽放效果降低，漏风通道瓦斯涌出浓度增大情况的分析、处理、研究，我们确定了戊组煤层的回采时的通风和抽放新技术应用，下一步我们对戊9-20180瓦斯抽放采煤工作面将抽采巷封闭只抽瓦斯，不通风的瓦斯治理模式进行研究，以确定该成果的适用性。

参考文献：

[1]潘竞俊，王殿勋，李建功.瓦斯尾巷抽采工作面防灭火技术研究与应用[J].中州煤炭，2008（08）.

[2]钱其耀，李永占，黄超慧，米战.大倾角梯形综采工作面对接研究及应用[J].中州煤炭，2008（08）.

[3]冯增朝.低渗透煤层瓦斯抽放理论与应用研究[D].太原理工大学，2005（04）.

篇4：顶板高抽钻孔抽采技术的应用

1 4201工作面概况

龙泉煤矿4201工作面位于井底车场东北方向, 辅运大巷东侧, 整体走向长为250 m, 倾向长为2 380 m, 最大采高8.40 m, 平均采高6.47 m, 煤层倾角1°~5°, 而且该工作面无伪顶, 直接顶为砂质泥岩, 基本顶 (老顶) 为粉砂岩, 可采储量为441万t, 瓦斯含量为4.16 m3/t, 所采煤层自燃倾向性为Ⅱ类, 煤尘具有爆炸性。4201工作面主要采用综采放顶煤回采工艺, 大U套小U通风方式, 配风量为4 799 m3/min, 风排瓦斯量为20.16 m3/min。目前, 4201工作面采用本煤层瓦斯抽采、4201回风巷顶板高位裂隙钻孔抽采、采空区埋管抽采3种方法[1], 瓦斯抽放量为8.75 m3/min, 在回采过程中, 4201回风后部采空区瓦斯体积浓度达到2%。

2 4201辅运顺槽顶板高位裂隙钻孔施工

2.1 冒落带与裂隙带的高度确定

式中:Hm为冒落带高度;Hli为裂隙带高度;M为工作面采高, m。

2.2 钻孔技术要求

通常4201辅运顺槽顶板高位裂隙钻孔终孔位置应大于冒落带高度且小于裂隙带高度, 并落在裂隙带内[1]。根据龙泉煤矿4201回采面的实际情况, 本次试验的钻孔终孔位置定在距煤层顶板30~55 m, 终孔深度定在水平投影距4201辅运顺槽北帮25~55 m, 每组钻孔组距为50 m, 每组钻孔内的钻孔之间需留出一段搭接距离, 即后一组钻孔的终孔位置要超出前一组钻孔的开口位置, 相互搭接长度约20~30 m[2]。

2.3 钻孔施工及成孔情况

本次4201辅运顺槽高位裂隙钻孔共施工5组, 每组3个钻孔 (见第54页表1) 。首先采用ZDY2300S型钻机, 配套d94 mm钻头开孔施工, 开孔高度位于2.2 m至顶板, 开孔间距为3 m;再用聚氨酯进行封孔, 封孔深度为12 m, 封孔长度为8 m;接着将每组钻孔用d63 mm管连接汇集, 并与D90 mm胶管连接至单独放水器后, 经孔板流量计与顺槽内φ323 mm瓦斯抽放支管连接。

3 抽采效果分析

为进一步研究4201辅运顺槽顶板高位裂隙钻孔抽采瓦斯效果, 笔者对此钻孔施工前后的工作面瓦斯体积浓度进行了认真分析。

1) 在对4201辅运顺槽未施工顶板高位裂隙钻孔前, 4201工作面上隅角平均瓦斯体积浓度为0.78%, 辅运顺槽回风中部平均瓦斯体积浓度为0.46%;回风巷T5平均瓦斯体积浓度为2.24%, 4201回风巷中部平均瓦斯体积浓度为0.86%, 严重影响着工作面正常生产。

2) 在对4201辅运顺槽施工顶板高位裂隙钻孔后, 4201工作面上隅角平均瓦斯体积浓度为0.35%;辅运顺槽回风中部平均瓦斯体积浓度为0.16%;回风巷T5平均瓦斯体积浓度为0.86%, 4201回风巷中部平均瓦斯体积浓度为0.42%。

通过对4201辅运顺槽施工顶板高位裂隙钻孔后, 抽采的瓦斯量在1.85~2.86 m3/min, 使采空区涌入工作面的瓦斯量大大减少, 4201辅运顺槽及回风巷回风瓦斯体积浓度比以往降低了0.25%, 上隅角瓦斯体积浓度比以往降低了0.28%, 回风巷T5瓦斯体积浓度比以往降低了0.9%~1.64%, 基本杜绝了瓦斯超限现象。

4 分析结论

1) 通过对5组钻孔抽采效果进行比较, 确定了龙泉煤矿4201辅运顺槽顶板高位裂隙钻孔终孔位置为:终孔高度距煤层顶板50~55 m, 终孔深度水平投影距4201辅运顺槽北帮30~45 m。

2) 4201辅运顺槽顶板高位裂隙钻孔终孔位置应大于冒落带高度且小于裂隙带高度, 并落在裂隙带内, 这样可以增加钻孔的有效抽采时间和长度。

3) 每组钻孔之间的搭接长度在20~30 m时抽采效果最佳, 当前一组钻孔的抽采效果衰减之前, 后一组钻孔已经开始发挥作用, 保证了钻孔抽采的连续性, 增加了钻孔的利用效率。

4) 通过4201辅运顺槽顶板高位裂隙钻孔抽采瓦斯, 降低了工作面瓦斯浓度, 减少了工作面配风量, 加快了工作面推进速度, 从而降低了回采面自然发火的危险性。

5) 采用4201辅运顺槽顶板高位裂隙钻孔抽采瓦斯后, 很大程度地提高了工作面通风系统生产能力和原煤产量, 经济效益比较明显。

参考文献

[1]林柏泉, 张建国.矿井瓦斯抽放理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1996:24-27.

篇5：顶板高抽钻孔抽采技术的应用

一、工作面基本情况

综采工作面井下位于+950m辅助水平下阶段，暗井筒东部，开采为4-2#煤层；地面位于草滩西至王台之间。工作面块段所属的4-2#煤层属于一类易自燃煤层，一般发火期为3～6个月，最短28天，煤尘具有爆炸性，爆炸指数44.37%。

二、综采工作面采取的瓦斯治理方法

综采工作面巷道布置设计形式为“U+I”型布置；即布置运顺、回顺，切眼、高抽巷。221工作面运顺、回顺均沿煤层走向平行布置。运顺层位沿底布置、回顺层位沿顶布置。高抽巷与回顺平行内错15m，巷道底板布置在煤层顶板以上5～10m范围内。工作面主要采取在950水平暗皮带巷布置预抽钻场施工预抽长钻孔、进风顺槽施工采前预抽顺层钻孔、高位钻孔辅以落山埋管抽采、高抽巷抽采等瓦斯治理方法。

三、高位钻孔+落山埋管抽采与高抽巷抽采效果分析

（一）高位钻孔+落山埋管抽采情况。工作面回采前7天，因综采支架紧贴上落山底板侧煤壁，空间小，采用落山埋管难度较大，工作面采取的瓦斯治理措施为高位钻孔抽采+风排瓦斯。后期随着工作面的调整及回采强度的增大，及时增加了落山埋管抽采。工作面回采前7天高位钻孔抽采期间：混合流量300m3/min，最大抽采浓度0.47%，平均抽采浓度0.83%，抽采纯瓦斯流量1.41m3/min，平均单孔抽采瓦斯纯量0.2m3/min。高位钻孔+落山埋管实际抽采量：混合流量300m3/min，最大抽采浓度2.23%，平均抽采浓度1.08%，抽采纯瓦斯流3.24m3/min。回风流瓦斯浓度：生产期间平均0.35%，停机期间0.22%；上落山瓦斯浓度保持在0.4%以下。高位钻孔+落山埋管抽采期间工作面风量1500m3/min，风排瓦斯量：1500m3/min*0.35%=5.25m3/min。综采机开机期间工作面绝对瓦斯涌出量（不含采前预抽量）：Q总=风排瓦斯量+高位钻孔+落山埋管抽采量=3.24+5.25=8.49m3/min。瓦斯抽采率η=每分钟抽采纯瓦斯量/（每分钟抽采纯瓦斯量+风排瓦斯量）×100%=38.2%。

（二）高抽巷抽采情况。工作面进入高抽巷控制范围后取消了上落山埋管抽采瓦斯治理措施，前5天利用一套72泵进行抽采，随着回采强度的增加，后改为两套72泵同时抽采。回风流瓦斯浓度：生产期间保持在平均0.35%，停机期间0.2%，相比采用高位钻孔+落山埋管抽采方式上落山浓度有所下降，保持在0.35%以下。高抽巷实际抽采量（两套泵和值）：混合流量450m3/min，最大抽采浓度2.9%，平均抽采浓度1.23%，抽采纯瓦斯流量5.535m3/min。高抽巷抽采期间工作面配风量降至1400m3/min，风排瓦斯量：1400*0.35%=4.9m3/min综采机开机期间工作面绝对瓦斯涌出量（不含采前预抽量）：Q总=风排瓦斯量+高抽巷抽采量=4.9+5.535=10.435m3/min。瓦斯抽采率η=每分钟抽采纯瓦斯量/（每分钟抽采纯瓦斯量+风排瓦斯量）×100%=53%

四、两种抽采方式技术经济分析

（一）高抽巷优缺点。（1）优点：高抽巷位于煤层顶板平均5～10m左右，层位较低，易与采空区连通，可以改变采空区漏风流场，减少上隅角向外漏风，能有效的控制后落山瓦斯；抽放效果较好，抽放量大，正常回采过程中抽出的瓦斯浓度较为稳定；在回采结束后的一定时间内有稳定的抽出瓦斯浓度， 便于日常管理、观测，易于控制瓦斯抽出量。（2）缺点：巷道施工工程量大，岩巷掘进速度慢，工期较长，费用较高，高抽巷的布置进一步加大了铜川矿业北区三矿采掘接替紧张局面，在一定程度上影响了根治瓦斯规划的彻底实施；在回采初期，由于顶板裂隙形成不充分，初期抽放效果不好，有时需要有其他方法辅助；回采期间如果抽放量过大，可能造成采空区漏风，引起煤炭自燃； 抽采浓度高则易处于瓦斯爆炸浓度范围，对矿井安全生产有着极大威胁。

（二）高位钻孔优缺点。（1）优点：施工方便、效率高，费用相对较低，瓦斯治理效果良好；钻孔终孔位于工作面顶板裂隙带内，抽出的瓦斯比较多；可减少工作面上隅角的瓦斯积聚；打钻与管路铺设不影响进风；由于钻场处于工作面的下风侧，抽放系统发生故障时，对回采影响较小。（2）缺点：高位钻孔抽放瓦斯，采空区漏风增大，漏风路线较长；当回采工作面遇断层等地质构造带时，钻进速度势必减慢，同时煤层松软，瓦斯涌出量较大等因素，也影响回采工作面推进速度；如高位钻孔穿过泥岩层或岩性不好地段，钻孔易被压实，达不到抽放效果。

（三）效率比较。221高抽巷设计1510m，按矿井目前岩巷月单进110m计算，施工需用时约13.7个月，相向同时掘进需用时6.8个月。高位钻孔施工则快捷、简单，矿井打钻技术成熟，一般7～10天即可完成一个钻场内打钻的需要。

由上表可以得出高位钻孔所需费用约为17.5万元，125m高抽巷所需费用约为50万元，两种治理方式费用比约为1：2.86。从经济角度考虑采用钻孔替代高抽巷是合理的。通过以上对比可以看出，采用高位钻孔+落山埋管抽采替代高抽巷在技术上是完全可行的，在效率上是快捷的，在费用上是低廉的，在瓦斯治理效果上是良好，從而实现“治得住、治得快、治得省”瓦斯治理技术经济一体化。

五、结论

顶板走向高位钻孔是切断上邻近层瓦斯涌向工作面的通道，改变采空区流场分布，减少采空区瓦斯涌向工作面，并控制上隅角瓦斯积聚的有效办法。下石节矿221综采工作面钻孔替代高抽巷试验的成功，证明了矿井绝对瓦斯涌出量小于20m3/min的4-2#煤层工作面在做好区域预抽、采前预抽的前提下，采用高位钻孔+落山埋管抽采的瓦斯治理方式全面替代高抽巷抽采是完全可行的。项目部建议三矿参照221综采工作面试验结果，预先规划，减少高抽巷掘进，改用高位钻场布置高位钻孔替代高抽巷的瓦斯治理手段，同时认真收集相关数据并分析根据分析结果合理确定高位钻场层位布置、断面大小、修改完善高位钻孔技术参数，直至最终取消高抽巷。