頂板鉆孔抽放瓦斯的應用

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隨著開采深度和強度的增加，瓦斯涌出量不斷增大，瓦斯超限成為威脅安全，制約生產的突出矛盾。瓦斯抽放逐步成為解決此矛盾主要手段，也是國家瓦斯治理“十二字”方針的要求，本文針對雞西礦業集團杏花礦東西23^#右二采面應用頂板高鉆孔抽采空區裂隙帶瓦斯的成功分析，為低透氣煤層瓦斯抽放提供依據。

1 杏花礦東西采區23^#右二概況

杏花礦是核定生產能力為140萬t/a的大型礦井，采用高標普采回采工藝，長壁后退式采煤方法，平均單產在3.2～4.5萬t月。

杏花礦為高瓦斯礦井，絕對瓦斯涌出量為51.56m³/min,相對瓦斯涌出量為17.97 m³/t煤層均為低透氣煤層，東西采區23 m^#右二采面為傾斜長壁后退式仰采面，儲量為30萬t，采高2m，絕對瓦斯涌出量19m³/min，相對量為21m³/t，上行U型通風，工作面采用上一個采面留巷做排瓦斯巷。未抽放前，受瓦斯制約月產在2.6萬t，采用頂板高抽鉆孔抽裂隙帶瓦斯后，月產提高至4.2萬t/月，解決了瓦斯對生產的威脅。

2 抽放方法選擇

根據實測，本煤層采面瓦斯含量占采面瓦斯總量55％，而采空區三邊釋放瓦斯及鄰近層釋放瓦斯占45％，由于該煤層屬較難抽放煤層（透氣性系數<0.0025md）。根據礦壓三帶理論，確定利用高抽鉆孔抽裂隙帶瓦斯的局間抽放方案。經實踐證實，此方法對改變采空區高濃度瓦斯，避免回風超限，取得了較好的效果。抽放系統布置見圖1。

　　

　　圖1 抽放系統布置圖

抽放系統選用YD-Ⅵ水環真空泵，Φ200直徑的抽放管路鋪設回風巷，鉆場沿本煤層施工。鉆機選用KJ-4，占孔直徑Φ75mm，鉆孔可長度200m。

3 鉆孔的標高確定

3.1 鉆孔的標高確定

根據理論分析，鉆孔終孔應打在頂板裂隙帶中，理論冒落帶高度為采高的4～8倍，但由于頂板巖性不同，冒落帶高度也隨之不同，經測試我礦鉆孔瓦斯流量得知，鉆孔終孔距煤層頂板7m、16m時為有效抽放段，最佳垂距8～14m（見圖2）。

　　

　　圖2 鉆孔垂距與抽放量圖

3.2 鉆孔距風巷距離的確定

由于風巷標高高，采空區高濃度瓦斯易積聚在回風巷的硬幫，因此鉆孔與風巷水平距離越近，理論效果越好，但實際布孔要避開礦壓造成的裂隙帶（掘進松動圈）及巖石未垮落的懸臂梁，我礦實測距回風巷10～20m效果最佳（見圖3）。

　　

　　圖3鉆孔距風巷與抽放量關系圖

3.3 鉆孔接續距離的確定

兩個鉆場間的鉆孔接續長度與鉆場抬高位置、鉆孔傾角和偏角及鉆機可施工長度有關，但原則必須保證兩個鉆場間的有效鉆孔數目3～5個，有效鉆孔的重疊不小于10m。可保證抽放瓦斯量由6m³/min增加到9m³/min，抽放率由30％提高42％，處在最有效抽放范圍。

4 抽放效果經濟分析

（1）瓦斯抽放效果顯著。抽放瓦斯量7.2m³/min，抽放瓦斯濃度為55％，每天抽出瓦斯量10 368m³/min，上隅角瓦斯濃度由1.5％～3.5％下降到0.4％～0.8％，回風瓦斯濃度由原1.0％左右降至0.4％，抽放率達38％。

抽放效果見表1

表1 抽放后工作面風量及瓦斯參數表

地點

風量

/m³·min^-1

瓦斯濃度

/％

瓦斯絕對量

/m³·min^-1

占瓦斯總

量比例％

工作面

1 063

19

上巷回風

630

0.4

2.5

13

排瓦斯巷

420

2.2

9.3

49

抽排泵流量

55

7.2

38

（2）避免人與高濃度瓦斯接觸，增加安全可靠度。

（3

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td="14236">）解放了生產力

抽放前月產2.9萬t，抽放后提高至4.2萬t，月多創效益190萬元。

5 結論

利用頂板高抽鉆孔抽放采空區裂隙瓦斯是低透氣煤層瓦斯抽放的有效方法，但關鍵要注意以下方面：

　　（1）必須根據不同頂板巖性，進行單孔測度，選取最佳鉆孔參數。鉆孔終孔距頂板7～15m、距風巷10～20m最佳。

　　（2）抽放鉆孔封孔必須避開地質構造及礦壓造成的漏風帶。

　　（3）鉆場布置既要避免瓦斯窩子，又要考慮結孔壓茬長度越小越經濟。最好選用高位繞道式鉆場，施工煤層平行水平鉆孔，可減少壓茬長度，提高鉆孔利用率。

　　（4）為了提高抽放率，盡可能采用大直徑管路、大直徑鉆孔。

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