覆岩采动卸压瓦斯高位钻孔抽采技术_双海清
采场覆岩裂隙发育及高位钻孔优化设计——以祁南煤矿34下2工作面为例
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第４ ０卷 第 ２期 ２１ ０２年 ４月பைடு நூலகம் 文 章 编 号 ： ０ １１８（０２０ —０ ９０ １０ —９６２ １）２０ １・４
煤 田地 质 与 勘探
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Ｖｏ ． １ ４０ ＮＯ． ２ Ａｐ ．２ ２ ｒ ０１
采场 覆岩 裂 隙 发 育及 高位 钻 孔优 化设 计
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高位走向钻孔取代高抽巷在新集矿区高瓦斯工作面的应用
高位走向钻孔取代高抽巷在新集矿区高瓦斯工作面的应用采空区瓦斯涌出是造成工作面上隅角或回风流瓦斯超前的重要原因，为解决这一问题，我矿在工作面施工高抽巷抽采采空区瓦斯，治理效果良好。
但是，高抽巷巷道施工工程量大，岩巷掘进速度慢，工期较长，费用较高，有时不能按期掘进到位而影响回采，因此在同一采区相邻的两个工作面（210108工作面及210106工作面）实验用高位钻场施工高位走向钻孔取代高抽巷治理工作面采空区瓦斯，从实验效果来看，高位走向走向钻孔可以替代高抽巷治理工作面瓦斯。
标签：高位钻孔；高抽巷；采空区；瓦斯积聚；孔隙；裂隙1 工作面概况210106工作面西起2101采区运煤上山，东至1上煤层阜凤下夹片断层80m 防水煤柱线，北邻210108工作面采空区（该工作面2014年1月已采毕），南到1上煤-570底板等高线附近，南部为1煤组未动用区；上距4-1煤层平均85.2m，上部4煤、5煤煤层较薄均未回采，6煤、8煤已采毕；下距太原组一灰平均18.4m。
工作面区域内：1上煤煤层倾角在1～21°，平均10°，局部受地质构造和冲刷作用影响倾角较大，煤层坚固性系数f=0.78～1.43，局部较小。
1上煤厚度0～6.8m，可采段平均4.1m。
上距4-2煤76.30～96.20m，平均85.2m。
顶板岩性主要为巨厚层状砂岩，局部顶板岩性为粉细砂岩或砂质泥岩，伪顶一般不发育。
1煤煤层倾角在1～21°，平均10°，局部受地质构造和冲刷作用影响倾角较大，煤层坚固性系数f=0.78～1.43，局部較小。
工作面内1煤层厚度基本稳定，厚度0～9.0m，平均3.8m。
上距1上煤0～1.5m，平均1.0m。
210108工作面与210106工作面在同一采区同一翼，210108工作面位于210106工作面下侧。
2 高抽巷抽采效果（1）高抽巷布置。
沿工作面上方走向布置1条巷道，巷道内错风巷约20m，布置在煤层顶板30m～34m范围内，巷道宽3m、高2.4m，采用锚网支护。
焦煤公司进一步加强煤矿瓦斯综合治理工作的补充规定
焦煤企业深入加强煤矿瓦斯综合治理工作旳补充规定为深入加强焦煤企业煤矿瓦斯综合治理工作，切实防备和杜绝各类瓦斯灾害事故，结合《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》、《河南省强化煤矿安全生产暂行规定》、《河南省煤矿防治煤与瓦斯突出十项措施》、《河南省煤矿瓦斯防治补充规定》等规程规定和文献旳有关规定，按照《河南能源化工集团深入加强煤矿瓦斯综合治理工作指导（试行）》和专家会诊旳有关意见，特制定《焦煤企业深入加强煤矿瓦斯综合治理工作旳补充规定》，现予以印发，请各矿井认真贯彻执行。
一、优化采、掘、抽工程布置第一条煤与瓦斯突出矿井和与煤与瓦斯突出矿井相邻经鉴定为非突出旳矿井，要以高效防突、“三区配套三超前”为基本原则布置水平、采区、工作面，结合区域瓦斯治理工作优化采掘布置，充足满足瓦斯治理需要，逐渐实现“四量”平衡目旳。
1、工作面设计要防止形成“孤岛”工作面；2、煤巷掘进工作面不得设计上山掘进（＞8°）。
确需上山掘进时，必须制定专题强化防突措施，并按规定实行短掘、防片帮冒顶和炮后延迟进人等防止措施，沿底托煤掘进时须制定措施，加强顶板支护管理，防止巷道片帮冒顶；3、突出煤层在150m区域范围内，不得布置2个掘进工作面相向掘进；在300m区域范围内，不得布置采煤与掘进工作面、采煤与采煤工作面相向掘进或回采，防止采动应力集中。
第二条突出矿井必须坚持以底板岩巷+穿层抽采+水力冲孔增透为主旳区域瓦斯治理技术模式，具有开采保护层条件旳宝雨山矿，应采用开采保护层与底板岩巷穿层抽采相结合旳方式进行瓦斯治理。
第三条底板抽采巷旳布置应以穿层钻孔可以有效掩护采掘区域煤层为原则，合理根据工作面长度确定底抽巷数量。
工作面斜长不小于150m旳，必须沿走向合理布置中间底抽巷。
第四条底抽巷服务期为工作面回采结束，设计时必须综合考虑钻孔施工需求、抽采管路敷设、辅助运矸出煤、抽采管理维护等原因，巷道宽度、高度满足瓦斯治理及钻孔安全高效施工需求，加大支护强度，保证巷道断面在服务期内满足需要。
定向高位钻孔治理采空区及邻近层卸压瓦斯技术
定向高位钻孔治理采空区及邻近层卸压瓦斯技术袁中峰（兖矿贵州能化有限公司，贵州省贵阳市550081）【摘要】煤与瓦斯突出矿井工作面回采过程中，受应力、通风条件的影响，采空区及邻近层卸压瓦斯大量涌出，极易造成工作面隅角瓦斯积聚和回风流瓦斯超限。
针对青龙煤矿21602工作面煤层及瓦斯赋存情况，利用定向钻机施工高位钻孔进行抽采，通过现场观测不同层位、距工作面回风巷不同距离的高位钻孔抽采数据，得出采空区及邻近层卸压瓦斯的涌出规律，同时研究工作面超前应力影响下煤层瓦斯的运移规律，确定了定向高位钻孔最优施工参数、施工层位及沿工作面方向控制宽度，有效解决了工作面回采期间采空区及邻近层卸压瓦斯涌出的问题。
【关键词】定向；高位钻孔；采空区；邻近层；卸压瓦斯【中图分类号】TD713【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2019）03-0047-02开采保护层是增大煤层透气性、提高瓦斯抽采率、防治煤与瓦斯突出的一种安全高效措施,但在开采保护层过程中,被保护层的卸压瓦斯将大量涌入保护层工作面,增加了开采保护层时的瓦斯治理难度,目前我国主要采取工作面隅角埋管抽采、专用抽采巷、向顶底板施工拦截钻孔等治理邻近层卸压瓦斯措施,但这些措施施工成本高,治理效果难以保证,且不利于采空区防灭火工作。
贵州黔西能源开发有限公司青龙煤矿为煤层群开采,在开采保护层时由于被保护层的卸压瓦斯涌入,保护层工作面回风隅角及回风流瓦斯浓度较高,常造成甲烷超限事故,采用传统的治理措施成本高,且效果不明显,制约了矿井的高效生产。
为有效解决邻近层及采空区瓦斯涌出问题,节约瓦斯治理成本,青龙煤矿决定试验利用定向钻机施工定向高位钻孔治理邻近层及采空区瓦斯。
1工作面概况青龙煤矿井田位于贵州省西北部的黔西县,井田范围内含煤共15层,可采煤层为M16、M17(局部可采)、M18煤层,均具有煤与瓦斯突出危险性。
其中M16煤层平均可采厚度为2.88m,原始瓦斯含量15.62m3/t;M17煤层位于M16与M18煤层之间,平均可采厚度为1.2m,原始瓦斯含量14.68m3/t,上距M16煤层5.40m~23.43m,平均11.08m,下距18煤层3.00m~ 26.10m,平均11.84m;M18煤层平均可采厚度为3.18m,原始瓦斯含量16.41m3/t。
煤矿瓦斯抽采工程检查验收制度(9篇)
煤矿瓦斯抽采工程检查验收制度一、钻孔检查验收制度1、揭煤抽采钻孔、取芯钻孔、穿层钻孔、测压钻孔、底板抽采钻孔和高位拦截钻孔、本煤层抽采钻孔、超前钻孔、卸压孔必须有专门的设计并按照《____煤矿钻孔设计、施工、验收、考核暂行规定》审批程序审批。
2、施工单位必须按要求创造出施钻条件并将水窝同时施工出来，由技术科、安检科和抽采工区对施工单位创造出的施钻条件进行验收；验收不合格必须及时进行整改，并对施工单位进行处罚。
3、抽采工区施钻前，由地测科安排相关人员对施钻地点进行放线，未按设计放线的，对相关人员进行处罚。
4、施钻人员施工钻孔前，必须严格按照施工地点对应的设计调整好钻机方位、倾角及工作面孔间距，严格按照设计要求的施钻顺序施工钻孔，未按要求施工钻孔的，对施钻人员进行处罚。
5、钻孔按设计施工结束后，必须对钻孔进行扩孔、封孔、连抽，扩孔、封孔严格按照《____煤矿瓦斯抽采钻孔封孔操作程序及管理办法》规定执行，未按要求扩孔、封孔的，对施钻人员进行处罚。
6、钻孔施工到设计位置后，在安检员、瓦检员现场监督____可开始取钻验收；在钻孔深度、倾角、方位、扩孔深度、封孔质量满足要求情况下，安检员、瓦检员方可在钻孔验收单上签字；钻孔验收单上必须注明见煤岩及施钻过程中有无喷孔、顶钻及其他突出预兆情况；整个钻孔验收过程严禁弄虚作假，一经发现，对钻孔施工人员、安检员、瓦检员进行处罚。
7、钻孔施工结束后，必须及时连抽，揭煤钻孔、迎头抽采钻孔、夹抽钻孔、工作面低负压、高位拦截钻孔、工作面距上下出口和各抽采支管每天检测一次，其余地点每周检测一次。
抽采工区负责出具日、周报表、每周四出具系统分析报告→送通风副总审批后→送通防科、通风副总、总工程师。
未及时连抽或没有按时出具日、周报表，每周四没有出具审批过的系统分析报告时，对相关人员进行处罚。
8、瓦斯抽采钻孔必须严格按设计施工，验收后，抽采工区必须出具抽采工程竣工图，竣工资料（参数表等）应当由相关责任人签字。
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
高位钻孔采空区瓦斯抽采技术的应用及分析
２ 矿 井及 煤 层 赋 存 条 件 概 况
小青 井 田位 于铁 法 煤 田的 中东 部 ， 田面 积 为 井
３ ． ９ ｋ 。１ ７ 年 ５月 １日开工建 设 ，９ ４年 ｌ ５ １ ０ ｍ。 ９ ５ １８ ２
第２ 期
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法
科
技
２０ 年１ 月 ０８ ２
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高位钻孔采空区瓦斯抽采技术的应用及分析
小 青 矿 阚 占和 佟 军
摘 要 瓦斯抽 采是 防治瓦斯 最根本 的手段 ， 实现煤 矿 安全 生产 的重要保 证 。本 文 通过 分 析 小 青矿 是
各个 采 面 的地 质条 件 、 开采 强度 ， 以及 瓦斯 抽采 的钻 孔参 数 和抽 采效 果 等有 关 数据 ， 据 采场 覆 岩 移 动 规律 根
３ 顶 板 斜 交钻 孔抽 采技 术
３ １ 钻场 及钻 孔 参数 布置 ．
小 青煤 矿 采煤 工作 面均 采用 Ｕ 型 通 风 方式 ， 根
据 工作 面 瓦斯 运移 的规 律 以及 采 场 覆 岩 移 动 规律 ，
月１ ５日投 产 。２ ０ ０ ４年 核 定 小青 煤 矿 生 产 能 力 ２ ３ ５ 万 ｔ年 ，０ ６年实 际 生产能 力 ２ １ ｔ ／ ２０ ５万 。
部 为 粗砂 岩 ， 层理 明显 ， 度为 ４ ０ ＂ １ ． Ｏ 平 均 厚 ． ０－ ０ Ｏ ｍ， ￣
区。煤层 开采 后 ， 覆岩 的裂 隙及 离层 的分 布状态 ， 将
对瓦 斯 的流动 产生 重 大 影 响 ， 层裂 隙 既是 瓦 斯 积 离 聚 的空 间 ， 也是 瓦斯 流 动的通 道 。
小青矿 采 用 竖井 、 两水 平 、 中运 输 大 巷 、 区 集 采
保护层开采卸压瓦斯抽采定向钻孔施工关键技术
第53卷第5期煤炭工程COAL ENGINEERING Vol.53, No.5doi：10. 11799/ce202105012保护层开采卸压瓦斯抽釆定向钻孔施工关键技术王庆，金蠢(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077)摘要：为了解决下峪口煤矿上保护层开采过程中工作面瓦斯超限问题，提出了煤矿井下卸压 瓦斯抽采定向钻进技术方法，分析了装备机具选型、钻孔设计方法、钻孔轨迹调控，研究了大角度 开孔、稳压注浆固管、混合钻进、地层判别、快速回转穿异常区和预留分支点六个定向钻孔施工关 键技术。
工程试验结果表明：该技术具有开孔成功率高、能快速穿过破碎岩层塌孔区域、判别地层 准确、钻进效率高、轨迹可灵活调整以及减少施工盲区等优势。
定向钻孔的瓦斯抽采浓度平均为35.7%,解决了常规钻孔抽采效果差的问题，提高了保护煤层卸压逸散出的游离瓦斯抽采利用率，为实现卸压开采抽采瓦斯、煤与瓦斯共采的科学构想提供了技术支撑。
关键词：保护层开采；卸压瓦斯；定向钻进技术；成孔工艺中图分类号：TD712+.62 文献标识码：A文章编号：1671-0959(2021)05-0063-05Key technologies of directional drilling construction for gas extractionand pressure relief in protective layer miningWANG Qing, JIN Xin(X i，an Research Institute Co.，L td.，China Coal Technology and Engineering Group Corp.，X i’an 710077，China)Abstract ：Aiming at the gas overrun in the working face during mining the upper protective layer in Xiayukou Coal Mine, the directional drilling technique of underground gas extraction and pressure relief was put forward. The selection of equipment and tools t the design method of drilling hole and the control of drilling track were introduced, and six key technologies of directional drilling construction were studied, including large angle hole opening, stable grouting solid pipe, mixed drilling, formation discrimination, rapid revolving through abnormal area and reserved branch point. The engineering test results show that the technology has advantages such as high success rate of hole opening, fast penetration through the hole area of broken rock, accurate formation identification, high drilling efficiency, flexible trajectory adjustment and reducing construction blind area.The gas extraction concentration of directional drilling is 35. 7% on average, which solves the problem of poor extraction effect of conventional drilling, improves the utilization ratio of free gas extraction from the coal seam under pressure relief, and provides technical support for the scientific conception of gas extraction, coal and gas joint extraction in pressure relief mining.Keywords：protective layer mining；pressure relief gas；directional drilling technology；hole forming process瓦斯气体是煤炭开采的伴生物，作为安全生产 的重大隐患大量存在于各煤矿的生产过程中，井下 瓦斯爆炸事故时有发生，严重威胁着人的生命健康 和安全生产[1，2]。
保护层开采卸压瓦斯抽采定向钻孔施工关键技术
保护层开采卸压瓦斯抽采定向钻孔施工关键技术摘要：井下瓦斯爆炸事故时有发生,严重威胁着人的生命健康和安全生产。
同时瓦斯空排造成了能源的巨大浪费,并且对环境产生了破坏,瓦斯发电是煤矿瓦斯利用的重要途径,不仅可以达到节能减排的效果,还可以保护生态环境,促进煤矿行业的良性循环发展。
金鑫等研究表明采用井下定向钻进技术施工煤层底板注浆加固定向钻孔的工艺方法能实现煤层底板超前探测和治理,确保矿区下保护煤层安全开采,但该技术未进行瓦斯治理研究。
李海涛,张哲等仅研究了下保护层开采中的底板卸压深度、卸压效果,并没有针对下保护层卸压技术的实现工艺进行研究。
关键词：保护层开采;卸压瓦斯;定向钻进技术;成孔工艺引言煤炭形成过程中，会有瓦斯气体产生，而在煤层开采时其内部瓦斯会进入采煤工作面，浓度达到一定比例时就会对工作面构成一定的威胁。
面对采煤工作面瓦斯超限情况，瓦斯抽采这一方法能够产生直接的控制效果，而为了进一步提高瓦斯抽采效果，保护层开采成为了有效的瓦斯治理手段。
保护层开采后，受采动影响，被保护层原岩应力平衡状态破坏，产生大量裂隙，卸压煤层。
矿井开采中，矿井瓦斯防治至关重要，而防治工作的关键在于准确把握工作面的瓦斯涌出频率、瓦斯涌出源、源瓦斯涌出量等。
因此，需要监测并分析该工作面回采前期瓦斯涌出规律，对保护层进行开采卸压瓦斯抽采。
1抽采瓦斯的原则想要科学、有效的排除上覆相邻煤层瓦斯流到下覆工作面这一不良问题，同时又能节约成本支出，就需要在瓦斯抽取工作依照以下四大原则进行：第一，根据该区域的实际地质环境，选择和煤层赋存环境相一致的抽取方法。
第二，尽量在瓦斯起源部分完成上覆煤层采空区域瓦斯的抽取方式。
第三，应该尽量选取资金投放量少的方法，对原有的设施进行充分运用，以充分削弱瓦斯的含量。
第四，应该尽最大努力降低工程的施工量，缩减劳动强度。
2高位钻孔参数设计2.1上覆岩层裂隙发育带该工作面冒落带理论高度约为5.8m，最小的裂隙带顶部高度为18.4m，最大为29.6m。
底板岩石巷道联合钻孔爆破卸压强化瓦斯抽采的方法与制作流程
图片简介:本技术公开一种底板岩石巷道联合钻孔爆破卸压强化瓦斯抽采的方法，包括：对煤层底板下方的稳定坚硬岩层进行开掘，形成底板岩石巷道；沿底板岩石巷道走向方向分别布置多个顺层、穿层岩石卸压爆破孔；利用顺层岩石卸压爆破孔和穿层岩石卸压爆破孔对煤层底板下方的岩层进行爆破处理以形成卸压区域，使得卸压区域上覆的煤层下沉、孔裂隙扩展；待煤层下沉稳定后，沿底板岩石巷道走向方向施工多个垂直于岩石底板巷道走向方向且穿透煤层的穿层瓦斯抽采孔，以抽采卸压区域煤层中的瓦斯气体。
本技术的方法，通过底板岩石巷道联合钻孔爆破形成卸压区域以降低上覆煤层应力，增大煤层裂隙发育程度，增加煤层透气性与渗透率，提高煤层瓦斯预抽效果。
技术要求1.一种底板岩石巷道联合钻孔爆破卸压强化瓦斯抽采的方法，包括：对需进行瓦斯抽采的煤层底板下方的稳定坚硬岩层进行开掘，形成底板岩石巷道；沿底板岩石巷道走向方向分别布置多个顺层岩石卸压爆破孔和多个穿层岩石卸压爆破孔；利用顺层岩石卸压爆破孔和穿层岩石卸压爆破孔对煤层底板下方的岩层进行爆破处理以形成卸压区域，使得卸压区域上覆的煤层下沉、孔裂隙扩展；待煤层下沉稳定后，沿底板岩石巷道走向方向施工多个垂直于岩石底板巷道走向方向且穿透煤层的穿层瓦斯抽采孔，以通过穿层瓦斯抽采孔抽采卸压区域煤层中的瓦斯气体。
2.根据权利要求1所述的方法，沿底板岩石巷道走向方向分别布置多个顺层岩石卸压爆破孔和多个穿层岩石卸压爆破孔之前，还包括如下步骤：通过对底板岩石巷道所在岩层至煤层之间的岩石进行力学性质测定，获取岩石力学参数；根据获取的岩石力学参数，沿底板岩石巷道走向方向分别布置多个顺层岩石卸压爆破孔和多个穿层岩石卸压爆破孔。
3.根据权利要求2所述的方法，获取岩石力学参数后、沿底板岩石巷道走向方向分别布置多个顺层岩石卸压爆破孔和多个穿层岩石卸压爆破孔之前，还包括如下步骤：根据获取的岩石力学参数，确定沿底板岩石巷道走向方向布置的顺层岩石卸压爆破孔和穿层岩石卸压爆破孔的相关参数。
采场覆岩裂隙发育规律及高位钻孔优化
３ ４
ｄ ｏ ｉ ： ｌ Ｏ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ － ９ ９ ４ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ０ １ ３
２ ０ １ ３ 年第 ３ ８ 卷第 ４期
Ｖｏ １ ． ３ ８ Ｎｏ ． ４
Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
图１ 工作面推进 １ ０ ０ ｍ 时离层率变化情况
从 图 １中可 以看 出距 ９煤 层顶 板 １ ８ ｍ 以下
２ ０ １ ３年 ８月
Ｆ ｅ ｂ ． ， ２ ０ １ ３
张
明， 等
采场覆岩裂隙发育规律及高位钻孔优化
７ ６ ５ ４ ３ ２ ● １
推进 １ ０ ０ ｍ 的模拟 结果 。 ２ ． １ 走 向模拟 结果
高位钻孔抽采效果 的两个 重要 因素 口 ］ ， 理论及实 践 表 明顶板裂 隙带 下部及 冒落带上部 裂 隙发育 充
分， ｕ形 通 风 下 ， 采空 区瓦斯 大 量 积 聚 ， 是 高位 钻 孔 理想 的抽 放 区域 ］ 。由于煤层 赋存 及开采 条件 的不 同 ， 采 空 区覆 岩裂 隙呈现 不 同的分 布规律 ， 因 而完全 凭经 验 的高位钻 孑 Ｌ 设 计很难 满 足采空 区 瓦 斯 治理 的需 要 。 如 临涣矿 ７ １ ｌ ８工作 面高位钻 孔设 计 控 制层位 不准 ， 导致 钻孔很 难抽 到瓦 斯 ， 回采期 间上 隅角频 繁超 限 ， 严 重影 响工作 面 的安全 回采 。 因此 ， 对采 空 区覆 岩裂 隙发育 规律 进行 研究 ， 优 化
式对 采空 区瓦斯 进行抽 采 。
０ 引 言
高位定向长钻孔大孔径护孔工艺研究
高位定向长钻孔大孔径护孔工艺研究发布时间：2022-05-25T07:21:25.449Z 来源：《工程管理前沿》2022年2月3期作者：韩东波[导读] 高位定向长钻孔是进行采空区瓦斯抽采的主要措施韩东波宿州市应急局安全生产执法支队安徽宿州 234000摘要：高位定向长钻孔是进行采空区瓦斯抽采的主要措施，针对芦岭煤矿松软破碎煤层，施工定向长钻孔易塌孔堵孔，造成抽采效率低下的问题，提出了当孔内正常时，采用“推进+导向”方式进行护孔，当孔内塌孔时，采用“钻进+导向”方式进行护孔，可将筛管下至孔底。
研究发现，采用新的护孔工艺，可将护孔筛管直径提高1.5倍，内径提高2倍，孔眼提高2.8倍，使抽采效率提高4倍以上。
在回采期间可保证瓦斯抽采纯量稳定，解决回风流及上隅角瓦斯浓度超限问题，同时可有效提高钻孔护孔经济效益。
关键字：定向长钻孔；护孔工艺；松软破碎煤层；给进装置；导向装置引言随着煤矿开采深度的逐渐加深，煤体原始瓦斯含量逐步增大，采空区瓦斯的大量涌出会极大的影响着工作面的回采安全，因此需要针对采空区的瓦斯进行治理。
针对采空区瓦斯的治理方法，学者们进行了大量的研究，马恒[1]等研究了高抽巷抽采采空区瓦斯的抽采效果，并对高抽巷的布置最佳位置进行了分析。
杨洋[2]等提出了利用大直径钻孔抽采采空区瓦斯的技术，可有效解决瓦斯尾巷取消后工作面采空区瓦斯和上隅角瓦斯超限问题。
方俊[3]等研究了大功率定向设备，解决了大直径顶板高位定向钻孔抽采瓦斯的问题。
高保彬等[4]对李雅庄煤矿高位抽放巷、高位钻孔、瓦斯尾巷3种采空区瓦斯治理技术进行深度分析，分别对通过现场实践对抽采参数以及管理、施工进行分析，表明高抽巷在李雅庄煤矿采空区瓦斯治理中能起到最好的瓦斯治理效果。
徐景德等[5]对王家岭煤矿工作面上隅角瓦斯治理的技术进行了研究,根据现场观测和理论分析，分析“Ｕ套Ｕ” 型通风系统的优点，该技术取得了良好效果。
目前随着定向钻机的发展，高位定向长钻孔抽采采空区瓦斯作为一种高效的瓦斯治理手段已进行了大面积推广，取得了较好的抽采效果及抽采效率[6-8]。
远距离下保护层开采卸压增透效应及瓦斯抽采方案
远距离下保护层开采卸压增透效应及瓦斯抽采方案
杨科;孙啸天;刘帅;郭鹏慧;张寨男
【期刊名称】《矿业安全与环保》
【年(卷),期】2024(51)2
【摘要】针对深部远距离下保护层开采后上覆被保护层卸压及瓦斯治理难的问题,以朱仙庄煤矿Ⅲ1031工作面工程条件为背景,采用相似模拟和数值模拟相结合的方法,研究了远距离下保护层开采过程中覆岩的应力演化规律、变形破坏特征和卸压增透效果。
结果表明:保护层开采,产生延伸至被保护层的纵贯式穿层裂隙,基本顶发生平均步距15 m左右的周期破断,煤层压力先减小,采空区中部重新压实后,应力开始逐渐恢复;在围岩内形成应力增高区域,而应力在向采空区中部演化时,则以近似于弧状的应力递减圈形态发育。
因煤层采动在采空区两侧形成离层裂隙发育区,为瓦斯流动提供通道,被保护层也因此得到卸压,其卸压率达到0.91,增透率增幅为
5%~20%,被保护层出现明显卸压增透效应。
为解决保护层开采后瓦斯需卸压抽采的问题,设计了穿层钻孔、顺层钻孔、高位钻孔配合拦截钻孔和采空区埋管的瓦斯抽采方案。
【总页数】9页(P1-9)
【作者】杨科;孙啸天;刘帅;郭鹏慧;张寨男
【作者单位】安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室;合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室)
【正文语种】中文
【中图分类】TD712
【相关文献】
1.地面钻井抽采远距离下保护层卸压瓦斯的应用
2.远距离下保护层卸压瓦斯抽采时空规律研究
3.远距离下保护层开采与抽采卸压瓦斯防突措施研究
4.开采远距离下保护层卸压瓦斯抽采技术
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高瓦斯薄煤层采煤工作面高位钻孔瓦斯抽采技术
FORUM 论坛工艺36 /矿业装备 MINING EQUIPMENT瓦斯危害一直以来都是困扰着煤炭工作的重要灾害之一，因此，加强在煤矿开采中应对瓦斯危害的能力这对于保障煤矿开采安全至关重要。
因此，高瓦斯薄煤层采煤工作面高位钻孔瓦斯抽采技术已经成为现在正在被人们热议的话题，加强对文高位钻孔瓦斯抽采技术的推广与运用成为相关施工人员应该思索的问题。
工作面实际情况本文以朱家店煤矿的开采为例，目前正在进行中的5号煤层，正在进行501工作面的开采工作，整个工作面长为140m，在给工作面的工作范围内的煤层厚度约为0-2.30m，平均深度为1.20m，原煤中瓦斯含量为4.72-11.66m3/t，瓦斯所承受的压力为0.10-0.64MPa，煤的普氏系数为0.31-0.46，透气性系数为4.265-5.748m2/（MPa2.d），瓦斯的放散初速度为12-19.在煤层上主要覆盖的岩石主要类型为：泥岩、细砂岩、4号煤炭、砂质泥岩等。
其中4号煤炭的平均厚度为0.43m，位于5号煤炭的上部，且距离4还煤炭性存在这10m 的距离；5号煤炭的底部是6号煤炭和细砂岩、粉砂岩等，其中6号煤炭的平均厚度为1m，位于5号煤炭的中下部，且距离5号煤炭性存在这17m 的距离。
因此，根据具体的工程实地情况，相关的技术人员对技术进行分析，采取以下的方式进行施工。
在施工中采用双U 型通风方式，利用倾斜式的采煤方法，通过综合的采煤机进行采煤，使用垮落法管理顶板，一次采全高。
工作面的瓦斯来源瓦斯量预测根据《矿井瓦斯涌出量预测方法》，能够用过分源预测法对在实际工作中对5号煤层开采期间的工作面的瓦斯涌出量进行预测。
通过上文的实地情况分析，501工作面的日产量为1600t，501工作面回采工作面绝对的瓦斯涌出量为21.56m3/min，开采层的瓦斯涌出量为9.55m3/min，临近层的瓦斯涌出量为10.596m 3/min。
瓦斯来源在煤层开采之前，煤层的多空隙的结构是煤层的气体能够始终的得以流通，让原始煤层、围岩、瓦斯组成一个受力平衡的状态，一旦开采工作开始，就会人为的对原始的平衡进行破坏，导致瓦斯因重力的问题要进行重新的分布，煤层的透气性被破坏形成一个卸压带。
高位定向长钻孔抽采技术在上隅角瓦斯治理中的应用
高位定向长钻孔抽采技术在上隅角瓦斯治理中的应用李蓬勃（陕西陕煤韩城矿业有限公司,陕西韩城715400）摘要:根据象山矿井5#煤层煤系地层赋存条件，分析了采空区瓦斯富集区层位，设计施工5个顶板高位定向长钻孔进行采空区瓦斯抽采治理。
现场抽采结果表明：顶板高位定向长钻孔布置层位高度20~22m，水平内错距离0~45m较为合理；通过进行5#煤层顶板定向长钻孔抽采技术应用，工作面日产量大幅提，工作面上隅角瓦斯度长0.7%0.4%，有效遏制了瓦斯超限事故，实现了取消高位钻孔采空区抽采的目标。
关键词：定向长钻孔；瓦斯富集；采空区抽采；；瓦斯治理中图分类号:TD712文献标志码:A文章编号=1009-0797(2021)02-0091-04Application of high position directional long borehole drainage technology inupper corner gas controlLI Pengbo(Shaanxi Shanmei Hancheng Mining Co.,Ltd.,Hancheng715400,China)Abstract：According to the occurrence conditions of coal measure strata in No.5coal seam of Xiangshan coal mine,the strata of gas enrichment area in goaf are analyzed,and five high-level directional long boreholes are designed and constructed for gas drainage and control in goaf.The results of on-site drainage show that:the height of roof high-level directional long drilling hole is20~22m,and the horizontal internal offset distance is0~45m.Through the application of directional long borehole drainage technology in roof of No.5coal seam,the daily output of the working face is greatly increased,and the gas concentration in the upper corner of the working face is reduced from0.7%to 0.4%,which effectively curbs the gas overrun accident in the upper corner and realizes the cancellation of high-level fracture drilling And goaf buried pipe extraction target.Key words：directional long borehole;gas enrichment;goaf drainage;upper corner;gas control0引言随着机械化开采强度增加，煤炭回采工作面瓦斯涌出增大，瓦斯涌出治理成为矿井需要解决的重要课题从瓦斯涌出来源上着手，矿井可以实际情况制定不同的治理技术措施。
采煤工作面高位抽放钻孔施工安全技术措施
采煤工作面高位抽放钻孔施工安全技术措施24004采煤工作面高位抽放钻孔施工安全技术措施根据矿领导安排，决定由探防队在24004采煤工作面高位钻场施工瓦斯抽放钻孔，为保证施工期间安全，特制定如下施工安全技术措施：一、24004采煤工作面高位钻孔施工由通防部提供专项设计，在钻孔施工期间，施工人员必须严格按照通防部提供设计的夹角、倾角、孔深、孔数等参数施工，并做好原始记录，严禁私自修改钻孔参数。
二、综采队负责提供风、电、水源，并保证正常施工需求。
三、设备的安装使用与拆卸运输1、施工钻孔作业人员必须经过专门培训，了解钻机、钻具运行原理，熟悉作业操作程序和专项安全技术措施，并经考核合格后记入培训档案。
2、钻机、钻具定期检查、维修并建立技术档案，保持钻机、钻具功能完好，新旧程度悬殊过大的钻杆或不同型号的钻杆不得混用;存在丝扣损坏、出现裂纹等质量问题的钻杆不得使用。
3、使用前要认真检查钻机各部件是否齐全，电机、电缆是否符合要求。
4、装卸机器时，要使机器处于正常状态，不得倾斜或倒置，并要装稳，捆扎牢固。
5、装卸机器设备时，严禁摔、碰、击，机器设备装平板车时，要垫上木料，防止损坏或下滑伤人。
6、装运机器时，要将所有拆掉的油管接头用布包好，安装连接时，必须将接头清理干净，防止杂物进入油管、油箱内，造成油路堵塞，影响钻机正常使用。
7、在平巷运输拐弯时要发出信号。
在斜巷中搬运机器设备时,斜巷的上、下方不得同时作业,坡下方不得有人员停留。
四、安全措施1、安装钻机前要进行检查，钻机各部件要齐全，电机必须防爆，电压应与电源符合，电缆无漏电现象。
2、装卸钻机时，要使钻机处于正常状态，不得倾斜或倒置并要装稳，捆扎牢固。
3、装运钻机时，要将所有拆掉的油管接头用布包好，安装连接时，必须将接头清理干净，防止杂物进入油管、油箱内，造成油路堵塞，影响钻机正常使用。
4、钻机稳固前，要先观看钻场顶板、支架的完好情况，发现有折梁、断柱、片帮、冒顶、后路不畅通时，应及时与矿有关领导汇报。
松软围岩瓦斯抽采高位钻孔钻进技术
丁卫平 张春华 （． 矿业集团 许疃煤 ２安 １淮北 公司 矿；． 徽理工大 源与安全学院） 学能
摘要 ： 通过对顶板泥岩破碎 带进行注浆处理 ， 钻孔施工深度达到设计 使
别显 著 。
２４ 松软岩层 中开孔施工的高位钻孔 ， 开 口端岩性破碎、 ． 其 易导
５ ０ ｍ，钻孔深度 为 １ ０ ０ｒ ａ ４ ｍ，钻孔终孔位置位于煤 层项 板 ２ Ｏ～２ ８ ４２ 施工好的钻孔 ， ． 在退钻后 ， 不会发现塌孔和缩径 现象 ， 能够 米、 距离风巷中线 ５ ０米。由于煤层 项板是复合型顶板 ， ～３ 且泥岩较 实现 全 程 下 护 壁管 处理 。 厚， 钻孔 有 ５ Ｏ米 处在软岩 中很难穿过 ， 施工期间主要存在 以下几 个 ４３开孔段钻场岩壁内的裂 隙得到很好加固 ，在抽放 期间未发 ． 问题 ： 生 漏 气和 孔 与孔 之 见 的 串气 现 象 。 ２１松软围岩岩性破碎 ， ． 有多种岩石掺杂一起 ， 不同岩面抗压 其 ４４ 回采 期 间 ， 孔 内 的 裂 隙 发 育 、 ． 钻 瓦斯 浓 度 高 、 大达 到 ７ ％ 最 ０ 能力不同 ， 当钻头穿过不同岩性 ， 难掌握钻机 的给进压力 ， 很 极易导 以上 ， 混合浓度基本稳定在 ３ ％以上 ； 内未 出现 断裂 、 ０ 孔 堵塞 、 卖死 致 钻 孔 偏斜 ，经 常发 现 钻 孔 偏 到 煤 层 项 板 ４ Ｏ～５ ０米位 置 或 钻 孔 从 现 象 ， 孔 流 量 大得 到 很 大 提 高 ， 过 测 试 ， 孔 流 量达 到 ５ ／ ｎ 单 通 单 ｍ３ ｍｉ： 煤层顶板进入煤层体 中， 施工 的钻孔很难满足瓦斯治理需求。 比原 来 的 １５ ｍ ｎ 提 高 了 ３ ０ ； 风 流 中 的 瓦 斯 浓 度 从 Ｏ８ ．５ ｍｉ， ２％ 回 ．％ ２２ 泥 岩 遇水 易膨 胀 、 沫 难 ， ． 返 易造 成 卡 钻 、 钻 现 象 ， 果 处 理 降低 到 ０３ ％ ， 隅 角 瓦斯 从 ３２ 降低 到 ０４ ％ ， 埋 如 ，５ 上 ．％ ．５ 瓦斯 抽 采 效 果 得 不 当 ， 行钻 进 ， 易掉 钻 头 、 杆 现 象 。 强 极 钻 到极 大提 高 。 ２３ 在松软岩层中好不容易施工 的钻孔 ，在退钻后很快就 出现 ． ４５ 抽放期间 ， ． 瓦斯管路中残渣少、 抽放负压稳定 ， 抽放效果好。 不 同程 度 的塌 孔 、 孔现 象 ， 难 实现 全 程 下 护 壁 管 处 理 ， 壁 管 经 缩 很 护 常３ Ｏ米都下不到。抽放期间 ， 由于孔 内不畅通 ， 裂隙不发育， 导致抽 由于本方案 ， 工序 较多 ， 施工进度 慢 ， 因此在 一般 岩石稳定性较 放 管路 内负 压 大 ， 量 小 ， 斯 浓 度 低 ， 空 区 随 顶 板 垮 落 的 瓦斯 不 好 的地 点 ，建 议 不推 广运 用 。 但在 煤 层 顶 板 泥 岩较 厚 或钻 孔 需 穿 断 流 瓦 采 能得 到 抽 放 ， 采 空 区漏 风 一 起 进 入工 作 面 上 隅 角 和 回 风巷 ， 易造 随 极 层 、 质 构 造 带 ， 孔 施 工 期 间 易 出 现 卡 钻 、 钻 ， 瓦 斯 较 大 的 矿 地 钻 埋 且 成 上 隅 角 瓦斯 超 限。 井， 建议 推 广 运 用 。
煤矿工作面瓦斯治理的高位钻孔抽采技术
煤矿工作面瓦斯治理的高位钻孔抽采技术摘要：近年来中国的工业迎来了新一轮进步，作为主要工业能源来源的煤炭，更是得到了广泛的关注和重视，人们开始将目光放在煤矿的安全开发技术上，希望能够在保证安全的前提下实现煤炭资源的最大化开采。
但是问题在于，开采过程中如果不能有效处理工作面瓦斯问题，那么安全开采就不可能实现。
在这种情况下，本文就结合煤矿工作面瓦斯治理工作的实际情况，对高位钻孔抽采技术的技术原则和实际应用情况进行分析。
关键词：煤矿工作面；瓦斯治理；高位钻孔抽采技术；钻孔参数；抽采效果引言我国的国土面积广阔、资源丰富储量众多，这给煤炭资源的有效开采提供了基础条件，但是同时我们也必须要看到，在煤炭开采不断深入的情况下，煤矿工作面的瓦斯涌出量越来越大，这将会导致工作面上隅角瓦斯浓度超出安全范围，给煤炭开采工作带来巨大的安全风险，利用高位钻孔抽采技术就能有效解决这一问题，更能够让煤矿瓦斯的治理效果得到保证。
1煤矿工作面瓦斯治理的高位钻孔抽采技术原则大部分煤矿周边的自然环境都比较恶劣和复杂，周边可能存在农田、电网、通讯设备等，所以说在正式进行抽采之前必须要做好周边道路、环境、采油设备进行反复的勘察和处理。
同时，工作人员还需要对高位钻孔抽采技术的实际使用方案进行确认，通过更加科学合理的管理方式和组织手段，确保高位钻孔抽采技术的应用有效性，详细分析其需要配备的人员数量、设备种类、施工顺序等等，提升施工流程的有效性。
除此之外，特别需要提到的是，在正式确定高位钻孔抽采技术的使用方案之前，工作人员务必要真正的深入实地，对高位钻孔抽采技术的应用环境进行研究和考察，对其周边的自然环境及影响因素进行判断，比如说水文条件、地形条件、气候情况等等，都可能发生变化并且对高位钻孔抽采技术的应用造成影响，工作人员必须要对这些因素进行分析做好预先准备。
另外，还需要根据实际情况确定高位钻孔抽采技术的施工技术、施工标准和施工步骤，使之从粗放型施工转变为规范化、有科学管理的精细化施工，从根本上保证高位钻孔抽采技术的使用效果，另外，还需要确定高位钻孔抽采技术在施工结束以后的验收标准及质量判断标准，给检测人员提供有效的数据参考，从而实现坡度、钻孔数量、钻孔间距、终孔间距、终孔距离煤层顶板的高度等内容的有效控制。
工作面高位瓦斯抽放钻孔工程施工安全技术措施
工作面高位瓦斯抽放钻孔工程施工安全技术措施1 概况受郭家河煤业委托，我单位承当了郭家河矿1303工作面高位瓦斯抽采钻孔的施工任务。
由于本项工作工期紧、任务重，我单位高度重视，迅速组织专业队伍开展相关工作，为了圆满完成本项工作，保证施工安全，我单位依据施工制定方案，特编制了《郭家河矿高位瓦斯抽采钻孔工程施工安全技术措施》，具体内容如下：2 施工方案及技术要求1、钻孔参数及布置方案严格按照矿方下发的制定施工。
2、施工设备：ZDY4000S钻机，性能参数见表1。
表1 ZDY4000S型钻机主要技术参数一览表钻机型号ZDY4000S钻孔深度不超过350m〔终孔直径小于ф100mm〕配套钻杆直径Φ73mm转矩850～4000N·m转速70～240 r/min主轴倾角-5°～60°最大给进/起拔压力102/70 KN功率45kW爬坡能力0～20°行走速度电压660/1140 V外形尺寸〔长×宽×高〕 2.80 m×1.35 m×1.70 m 重量3、施工技术要求〔1〕严格按照图纸YJS12-58施工图进行施工，未经矿方业务部门同意不得擅自修改钻孔参数，如有特别状况，可依据地质变化状况进行调整；如遇较大地质变化及无法按制定施工时，必须与矿方进行商定，重新下达变更制定后，方可进行施工。
〔2〕每施工完一个钻孔，必须马上进行封孔、连孔，封孔采纳玛丽散与聚胺酯冲填法，封孔深度不小于6m，并保证封连孔密实、不漏气。
每个钻孔在显然位置悬挂标识牌，标明孔号、方位角、仰角等参数。
〔3〕每一钻孔开孔、终孔，要及时向矿方业务部门汇报钻孔参数、进尺等，并由验收人员验孔并签字。
3 施工技术措施3.1 开工及完工验收〔1〕具备开工条件后，由中煤科工集团西安研究院郭家河矿项目部组织，矿方业务部门参加进行开工验收，并在相关开工验收单据上签字。
〔2〕由矿方业务部门定出具体施工的开孔位置，中煤科工集团西安研究院郭家河矿项目部依据给定的开孔参数开孔。
高位定向长钻孔抽采顶板卸压瓦斯技术研究
1 矿井概况贺西矿位于山西吕梁柳林县城东南15km的陈家湾乡，井田面积18.9km 2，设计能力300万t/a，主要开采3、4、8号煤层，水文类型划分为中等，矿井绝对瓦斯涌出量70.16m 3/min，相对瓦斯涌出量12.99m 3/t，经鉴定为煤与瓦斯突出矿井。
3413工作面为三采区，预计该面回采期间面临的问题有：煤层硬度大裂隙不发育，顶煤不易冒落；煤层上方为粗砂岩，性质较坚硬回采期间难垮落，且该岩层赋存的瓦斯占采面瓦斯涌出量的55%；顶煤顶板大面积来压时容易将采空区瓦斯涌入工作面导致瓦斯超限问题。
放顶煤开采时存在厚硬顶板时，因厚硬顶板形成支撑梁结构，在回采过程中难垮落或垮落不及时，容易导致冲击危害，还降低了对顶煤的下压作用。
为保证3413工作面的顺利回采，该面采用顶板定向长钻分段水力预裂协同浅孔预裂多维卸压防冲技术方案对顶板岩层进行预裂卸压，对煤层顶板岩层压力控制和瓦斯抽采极为有利[1]。
2 顶板水力压裂卸压作用 井下进行大面积回采以后，采空区上方岩层重量将向周围支承区转移，在采空区四周形成支承压力带，在工作面前方形成移动性支承压力，在工作面倾斜上下方及工作面后方形成残余支承压力如图1所示。
图1 采空区周围应力重分布在采动影响下，沿回采工作面推进方向，回采空间两侧煤柱的应力随着与工作面的距离和时间不同而发生变化。
远离工作面的前方是未受采动影响的原始应力区；在工作面附近为受采动影响的应力增高区；远离工作面的后方，采动影响趋向稳定。
因此，受支承压力的影响，护巷煤柱载荷急剧增长，外巷巷道的变形开始变大，巷道片帮、底鼓现象突出。
受回采影响，采区巷道、煤柱和实体煤上方往往赋存着较大的支承压力，这些压力是巷道和工作面产生动压现象的诱因。
水力压裂可削弱岩层的整体性和稳定性，并定向切割顶板岩层，通过人为的方法削弱煤岩体承载的高应力，使巷道或工作面处于低应力区域。
通过水力压裂及时切顶及弱化顶板围岩卸压，减小工作面两侧孤形三角板的悬臂长度，切断采动应力向进风巷方向的传递，尽量使采空区顶板及时并且充分垮落，限制顶板覆岩大结构回转下沉，断开或转移工作面大结构回转变形对巷道的影响，减小对煤柱的动压影响，削弱应力集中达到应力控制的目的[2]。
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第35卷第6期2015年11月西安科技大学学报JOUＲNAL OF XI’AN UNIVEＲSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGYVol．35No.6Nov.2015DOI：10．13800/j．cnki．xakjdxxb．2015．0602文章编号：1672－9315（2015）06－0682－06覆岩采动卸压瓦斯高位钻孔抽采技术双海清1，王红胜1，2，李树刚1，2，杜政贤1，由临东1，郭卫彬1，2（1．西安科技大学能源学院，陕西西安710054；2．教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室，陕西西安710054）摘要：为解决工作面隅角瓦斯超限难题，提出了在外错高抽巷内布置高位钻孔抽采工作面覆岩采动卸压瓦斯方法。
针对李雅庄煤矿2－603工作面开采技术条件，建立了高位钻孔围岩结构力学模型，采用理论分析、数值模拟分析及现场实测分析等方法，确定了外错高抽巷内高位钻孔终孔合理位置。
首先，覆岩采动裂隙主要分布在上山采动角62ʎ以内，下山采动角65ʎ以内，距离煤层底板13 25m和38.6 50m等2个区域，高位钻孔终孔应布置于第二区域内。
其次，高位钻孔终孔位于2煤顶板44m处，采空区内投影长度不小于28m时，钻孔抽采瓦斯浓度高，且持续抽采时间长。
最后，工程应用效果表明，2－603工作面上隅角瓦斯浓度生产班、检修班分别为0.50% 0.95%，0.47% 0.89%，避免了隅角瓦斯超限，保障了工作面安全高效回采。
关键词：低透气性煤层；外错高抽巷；采动裂隙；卸压瓦斯；高位钻孔中图分类号：TD712文献标志码：AHigh level borehole drainage technique of the overlyingstrata mining-induced pressure-relief gasSHUANG Hai-qing1，WANG Hong-sheng1，2，LI Shu-gang1，2，DU Zheng-xian1，YOU Lin-dong1，GUO Wei-bin1，2（1．College of Energy Science and Engineering，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an710054，China；2．Key Laboratory of Western Mine Exploration and Hazard Prevention，Ministry of Education，Xi’an710054，China）Abstract：To solve the problem of the gas consistence exceeding limit at the corner of coalface，a new method that pressure-relief gas in fractured zone of the upper section coalface’s overlying strata was ex-tracted by high level boreholes in lateral high drainage roadway was proposed．Based on the mining tech-nology conditions of the No．2-603coalface of Liyazhuang coal mine，mechanical model of the high level borehole was established，the reasonable final hole position of the high level borehole was determined by theoretical analysis，numerical simulation and field observing analysis．Firstly，the fractured zone was at the height of13 25m，38.6 50m to the floor，and in the rise-entry mining angle of62ʎ，and in the down-entry mining angle of65ʎ，and the final location have been layouted at the second zoon．Secondly，the borehole’s final hole position was44m high over the roof，and the projection length of the borehole was not less than28m in the gob，and the value of the gas concentration was high，and the draining time was long．Finally，the engineering application effect showed that the problem of the gas consistence ex-ceeding limit was solved，the gas consistence at the upper corner were0.50% 0.95%and0.47%*收稿日期：2015－09－21责任编辑：刘洁基金项目：国家重点基础研究计划（973计划）资助项目（2015CB251600）；国家自然科学青年基金项目（51304156）通讯作者：双海清（1988－），男，陕西榆林人，博士研究生，E-mail：shuanghaiqing@163．com第6期双海清等：覆岩采动卸压瓦斯高位钻孔抽采技术0.89%，and the coalface was mined safely and effectively．Key words：low permeability coal seam；lateral high drainage roadway；mining-induced fissure；pressure-relief gas；high level borehole0引言低透气性煤层工作面隅角瓦斯易超限，直接威胁着工作面安全高效回采［1－2］。
针对低透气性煤层瓦斯赋存特点，为解决隅角瓦斯超限难题，我国学者开展了卓有成效的工作［3－5］，特别是卸压抽采技术［6－7］得到了广泛应用。
在回采扰动条件下，煤岩透气性显著增强，卸压瓦斯经覆岩采动裂隙聚集在裂隙带内［8－9］并形成了瓦斯富集区，如将高位钻孔终孔布置在瓦斯富集区内，能有效提高瓦斯抽采效果。
因此，准确掌握覆岩采动裂隙分布规律和确定高位钻孔终孔合理位置是成功应用卸压瓦斯抽采技术的关键［10－13］。
李雅庄煤矿为低透气性高瓦斯矿井，2－603工作面虽然采用了本煤层瓦斯抽采技术，因煤层透气性低，抽采效果不佳，回采过程中上隅角瓦斯易超限，造成了工作面瓦斯管理困难。
因此，文中基于2－603工作面地质条件，提出了在外错高抽巷内布置高位钻孔抽采2－603工作面覆岩采动卸压瓦斯方法，开展了工作面覆岩采动裂隙及应力分布规律分析，确定了高位钻孔终孔合理位置，有效提高了卸压瓦斯抽采效果，解决了隅角瓦斯超限难题。
1高位钻孔抽采方法的提出1．1地质条件2－603工作面位于六采区右翼最深部，东南部为井田边界，西北部为未开采的2－605工作面。
2－603工作面位于1、2煤层的合并层，煤厚为3.14 3.70m，平均为3.58m；煤层一般含1层夹矸，局部区域含2层，以泥岩、炭质泥岩为主，属复杂结构煤层。
煤层倾角为5ʎ 16ʎ，平均8ʎ，采用走向长壁后退式一次采全高全部垮落综合机械化采煤方法。
基本顶为细砂岩，厚度为3.45 6.00 m；直接顶为砂质泥岩，厚度为0 2.87m；伪顶为泥岩，厚度为0 0.30m；直接底为粉砂岩，厚度为1.40 3.00m；基本底为泥岩，厚度为1.50 2.70 m．1．2瓦斯赋存特征2煤原始瓦斯含量7.32m3/t，计算工作面圈定范围煤层瓦斯储量为393万m3。
可解吸瓦斯量为5.70m3/t，不可解吸量为1.62m3/t；放散初速度ΔP值为7.5，坚固性系数值为0.67，瓦斯压力0.68MPa；煤层极限吸附常数a值为18.03 45.05m3/t，b值为0.409 0.638MPa－1；煤的孔隙率为6.45 8.05%，2煤透气性系数为0.1371 m2/MPa2·d，钻孔瓦斯流量衰减系数为0.0065 0.0089d－1，属于可以抽采煤层。
1．3外错高抽巷布置参数高抽巷设计断面为矩形，高、宽分别为3，3.5 m．高抽巷外错2－603工作面24.5 26.38m布置，受2煤起伏变化影响，高抽巷底板距2煤顶板为17 29m，平均约为25m．图1高位钻孔围岩结构力学模型Fig．1Adjoining rock structural model of high level borehole（a）平面图（b）A－A剖面1．4高位钻孔抽采方法的提出2－603工作面虽然采用本煤层钻孔抽采、低位裂隙钻孔抽采和工作面上隅角埋管抽采，但2煤透气性低，抽采效果不佳，工作面回采过程中，上隅角瓦斯易超限。
为解决工作面隅角瓦斯超限难题，提出了在外错高抽巷内布置高位钻孔抽采2－386603工作面覆岩采动裂隙瓦斯。
在外错高抽巷内铺设抽采系统，铺设 280mm 螺纹抽采管路1420m ，在管路起始端分别安设控制阀门和孔板流量计各一组，以便于数据的测量及分析。
高位钻孔围岩结构力学模型如图1所示。
从图1可知，受2－603工作面采动影响，卸压瓦斯聚集在覆岩采动裂隙内，形成瓦斯富集区，为了有效抽采2－603工作面卸压瓦斯，需将高位钻孔终孔位置布置在覆岩瓦斯富集区内。
因此，下面对2－603工作面上端头覆岩采动裂隙及应力分布规律进行较系统分析，为确定高位钻孔终孔位置提供理论指导。
2覆岩采动裂隙及应力分布规律分析图2数值模型示意图Fig．2Model of numerical calculation2．1数值模拟建立参照2－603工作面内L －70钻孔柱状，采用数值模拟分析软件UDEC 2D4.0建立数值计算模型，如图2所示。
模型长为400m ，高为190m ，工作面采高为3.5m ，倾角8ʎ，水平应力为9.22MPa ，垂直应力为14.49MPa ，侧压系数为0.6363.模型下边界垂直位移固定，左右边界水平位移固定，围岩本构关系采用Mohr-Coulumb 模型［14－15］。