本煤層采前抽采

第7章本煤層采前抽采瓦斯方法一、井下本煤層采前抽采瓦斯的防突機(jī)理二、穿層鉆孔采前抽采瓦斯方法三、順層鉆孔抽采瓦斯方法四、枝狀長鉆孔抽采瓦斯方法五、提高采前抽采瓦斯效果的技術(shù)途徑前言區(qū)域防突措施包括開采保護(hù)層和預(yù)抽煤層瓦斯兩類。對不具備保護(hù)層開采條件的突出煤層，需要采取預(yù)抽煤層瓦斯措施。預(yù)抽煤層瓦斯即為采前抽采煤層瓦斯，包括地面鉆井抽采和井下抽采兩部分。鉆孔法抽采煤層瓦斯有穿層鉆孔和順層鉆孔兩種，其它方法是在這兩種方法的基礎(chǔ)上衍生出來的。

7.1井下本煤層采前抽采瓦斯的防突機(jī)理中梁山煤礦石門揭開K10煤層10次，發(fā)生突出5次，最大突出強(qiáng)度達(dá)1800t。7.1井下本煤層采前抽采瓦斯的防突機(jī)理設(shè)計以6.25m的抽采半徑均勻布置22個鉆孔，孔徑75mm，實際施工的鉆孔間距最大14m，最小8m。為了考察抽采過程中流量、壓力、煤層變形、透氣性、煤體硬度五個參數(shù)的變化，布置測變形孔3個、測瓦斯壓力孔6個。

7.1井下本煤層采前抽采瓦斯的防突機(jī)理1.降低地應(yīng)力，釋放應(yīng)變潛能（鉆孔煤層層內(nèi)取煤，地應(yīng)力降低；瓦斯抽采出來，煤體收縮；應(yīng)變能降低）2.釋放瓦斯，降低瓦斯?jié)撃?/p>

（突出過程中，瓦斯?jié)撃芗嗅尫?；抽采后瓦斯壓力降低，瓦斯?jié)撃芙档停?.增大突出阻力（煤層的硬度增加，提高了煤的抵抗外力破壞的能力；二是降低了采前抽采區(qū)內(nèi)瓦斯壓力梯度，抽采后，煤的堅固性系數(shù)提高1.5倍以上，透氣性系數(shù)增高9倍

）7.1井下本煤層采前抽采瓦斯的防突機(jī)理7.2穿層鉆孔采前抽采瓦斯方法主要有底板巖巷大面積穿層鉆孔預(yù)采工作面瓦斯與底板巖巷密集穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯兩種。大面積穿層鉆孔預(yù)抽布置方法巖巷數(shù)量考慮鉆機(jī)的施工能力及工作面傾向長度鉆場間距考慮鉆孔控制范圍及鉆孔施工能力；大面積穿層鉆孔預(yù)抽基本要求鉆孔控制范圍《防突規(guī)定》對于鉆孔控制回采巷道外側(cè)的范圍是：傾斜、急傾斜煤層巷道上幫輪廓線外至少20m，下幫至少10m；其他煤層巷道兩側(cè)輪廓線外至少各15m。巷道及鉆場要求

底板巖石巷道一般布置在工作面底板15~25m、賦存穩(wěn)定的巖層中，巷道斷面一般不小于10.5m2（3m×3.5m）。鉆場間距考慮鉆孔控制范圍及鉆孔施工能力；鉆場能滿足大功率鉆機(jī)施工的需要，不小于12.25m2大面積穿層鉆孔預(yù)抽布置參數(shù)鉆孔直徑90～120mm；間距2～10m；鉆孔穿透煤層0.5m；在煤層內(nèi)均勻布置；封孔長度8m以上；抽采負(fù)壓25kPa以上；抽采時間滿足規(guī)定要求，不小于6個月大面積穿層鉆孔預(yù)抽特點(diǎn)安全性有保障穿層鉆孔施工靈活、方便，適應(yīng)性強(qiáng)巷道、鉆孔工程量大；鉆孔利用率低大面積穿層鉆孔預(yù)抽適應(yīng)條件無保護(hù)層開采的突出煤層突出危險特別嚴(yán)重的煤層直接在煤層內(nèi)施工順層鉆孔時經(jīng)常會出現(xiàn)噴孔、抱鉆、卡鉆等一系列問題，甚至可能誘發(fā)煤與瓦斯突出

具有突出危險的特厚煤層鉆孔需要控制到采掘空間的上方、下方、左方、右方及前方這樣一個龐大的立體范圍，在其中施工上向或下向的鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯來均勻消除這個立體范圍內(nèi)煤體的突出危險性是非常困難的，而且安全性難以保證。近距離突出煤層群（層間夾矸較厚的突出煤層）大面積穿層鉆孔預(yù)抽應(yīng)用實例（蘆嶺8~9煤層）通過12～18個月的抽采，煤層瓦斯抽采率可達(dá)30%。但8、9煤層煤體原始瓦斯含量20m3/t以上，煤層的殘余瓦斯含量也高達(dá)14.0m3/t以上。

穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶布置方法巖巷布置在距離煤層20～25m的穩(wěn)定巖層中巷道斷面不小于10.5m2巖巷位置側(cè)向工作面內(nèi)部鉆場間距考慮鉆孔控制范圍及鉆孔施工能力；鉆場能滿足大功率鉆機(jī)施工的需要，不小于12.25m2穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶鉆孔參數(shù)鉆孔直徑90～120mm；間距2～5m；鉆孔穿透煤層0.5m；在煤層內(nèi)均勻布置；封孔長度8m以上；抽采負(fù)壓25kPa以上；抽采時間滿足《規(guī)定》要求，不小于5個月6穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶6.3特點(diǎn)安全性高；鉆孔施工靈活、方便，適應(yīng)性強(qiáng)；鉆孔控制范圍小，工程量、鉆孔量相對較小，可早進(jìn)入煤層6穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶6.4適應(yīng)條件可在較短的時間內(nèi)消除煤巷條帶的突出危險性，為盡早進(jìn)入突出煤層、繼續(xù)采取順層鉆孔預(yù)抽消除工作面突出危險贏得了時間。具有廣泛的適應(yīng)性，是目前不具備保護(hù)層開采條件的突出煤層，區(qū)域性瓦斯治理的主要方法。7順層鉆孔預(yù)抽瓦斯——一般方法7.1布置參數(shù)鉆孔間距2~5m，直徑90~120mm；鉆孔在工作面中間應(yīng)有10m左右的壓茬；封孔長度10m以上，抽采負(fù)壓13kPa以上；抽采時間不低于5個月。7順層鉆孔預(yù)抽工作面瓦斯7.2特點(diǎn)及適應(yīng)條件順層鉆孔均為煤孔，鉆孔利用率高。但鉆孔施工對煤層賦存條件要求高，適應(yīng)于頂?shù)装迤鸱?、不含夾矸或夾矸厚度小的煤層。7順層鉆孔預(yù)抽工作面瓦斯7.3抽采案例——祁南713工作面預(yù)抽瓦斯祁南煤礦7煤層為煤與瓦斯突出煤層，713工作面標(biāo)高為-503～-550m，煤層平均厚度3.5m，平均傾角5°，瓦斯壓力2.42MPa，瓦斯含量10.39m3/t。

7順層鉆孔預(yù)抽工作面瓦斯7.3抽采案例——祁南713工作面預(yù)抽瓦斯鉆孔施工——高壓水誘導(dǎo)噴孔抽瓦斯排瓦斯、煤、水鉆機(jī)7順層鉆孔預(yù)抽工作面瓦斯7.3抽采案例——祁南713工作面預(yù)抽瓦斯鉆孔施工——高壓水誘導(dǎo)噴孔7順層鉆孔預(yù)抽工作面瓦斯7.3抽采案例——祁南713工作面預(yù)抽瓦斯鉆孔施工——高壓水誘導(dǎo)噴孔7順層鉆孔預(yù)抽工作面瓦斯7.3抽采案例——祁南713工作面預(yù)抽瓦斯順層鉆孔抽采7順層鉆孔預(yù)抽工作面瓦斯7.3抽采案例——祁南713工作面預(yù)抽瓦斯順層鉆孔抽采7順層鉆孔預(yù)抽工作面瓦斯7.3抽采案例——祁南713工作面預(yù)抽瓦斯順層鉆孔抽采（風(fēng)巷15個月，機(jī)巷20個月）7順層鉆孔預(yù)抽工作面瓦斯7.3抽采案例——祁南713工作面預(yù)抽瓦斯瓦斯治理流程圖（瓦斯開始治理，至具備回采的條件，歷時4年3個月）8順層鉆孔預(yù)抽瓦斯——遞進(jìn)掩護(hù)8.1布置參數(shù)鉆孔間距2~5m，直徑90~120mm；鉆孔在工作面中間應(yīng)有10m左右的壓茬；封孔長度10m以上，抽采負(fù)壓13kPa以上；抽采時間不低于5個月。8順層鉆孔預(yù)抽瓦斯——遞進(jìn)掩護(hù)8.2特點(diǎn)及適應(yīng)條件不需要布置底板巖巷，工程量??；鉆孔均為煤孔，鉆孔利用率高；

煤體硬度大、傾角小、賦存穩(wěn)定，構(gòu)造相對簡單、突出危險性相對較弱且易于成孔的煤層；8順層鉆孔預(yù)抽瓦斯——遞進(jìn)掩護(hù)8.3應(yīng)用實例——祁南3煤層祁南煤礦32煤層平均厚度2.38m，屬較穩(wěn)定煤層，實測最大瓦斯壓力為4.5MPa，煤層具有突出危險性。試驗面34下3工作面位于34下采區(qū)，該面的標(biāo)高范圍為-563～-635m，面內(nèi)平均瓦斯壓力為2.5MPa，平均瓦斯含量為9.48m3/t。工作面順層鉆孔設(shè)計間距5m，鉆孔直徑94mm，順層鉆孔的施工長度為80～90m，從上一區(qū)段工作面機(jī)巷向34下3工作面上半?yún)^(qū)域施工順層鉆孔抽采瓦斯，平均抽采時間不低于5個月。

8順層鉆孔預(yù)抽瓦斯——遞進(jìn)掩護(hù)8.3應(yīng)用實例——祁南3煤層8順層鉆孔預(yù)抽瓦斯——遞進(jìn)掩護(hù)8.3應(yīng)用實例——祁南3煤層

34下3工作面的工程實踐表明，順層長鉆孔瓦斯抽采方法可使工作面煤層瓦斯含量降至6m3/t左右，實現(xiàn)煤層的安全快速掘進(jìn)及高效回采。掘進(jìn)工作面瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.6%以下，煤巷掘進(jìn)速度可達(dá)340m/月；回采工作面瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.3～0.5%之間，月產(chǎn)量可達(dá)12萬t。

9順層鉆孔預(yù)抽瓦斯——條帶預(yù)抽9.1布置方法鉆孔應(yīng)控制的條帶長度不小于60m；控制范圍為傾斜、急傾斜煤層巷道上幫輪廓線外至少20m，下幫10m，其他巷道兩側(cè)至少15m。特厚煤層分層開采時，采前抽采鉆孔應(yīng)控制開采的分層及其上部至少20m、下部至少10m。鉆孔孔底間距一般不超過5m，鉆孔直徑為90～120mm，鉆孔超前距不小于20m。9順層鉆孔預(yù)抽瓦斯——條帶預(yù)抽9.2適應(yīng)條件效果檢驗需實測瓦斯壓力、瓦斯含量，難度大；在一些穿層鉆孔、順層鉆孔預(yù)抽控制不到或預(yù)抽效果相對較差的的小區(qū)域范圍采用。高瓦斯煤層煤巷掘進(jìn)可用來降低掘進(jìn)過程中的瓦斯涌出量。

10交叉鉆孔抽采10.1布置方法順層鉆孔直徑為90～120mm，順層鉆孔間距2~5m；交叉鉆孔抽采瓦斯的有效鉆孔垂直間距以小于8倍鉆孔直徑為宜，在現(xiàn)場進(jìn)行交叉鉆孔抽采瓦斯時，可采用4倍鉆孔直徑的垂直距離進(jìn)行抽采。10交叉鉆孔抽采10.2特點(diǎn)交叉鉆孔在交叉區(qū)內(nèi)相互作用，使得鉆孔周圍的塑性應(yīng)力圈半徑加大，相