顺层钻孔抽放半径测定技术研究与应用
祁南矿顺层钻孔抽采半径测定
作面内受 BF１９、８１F２０ 和 ８１F２４ 断层影响.
７１６ 工 作 面 回 采 ７１ 、７２ 两 层 煤, 煤 层 结 构 简
单.根据上部 ７１４ 工作面揭露的煤层情况分析,７１
沿煤层走向方 向 打 一 组 平 行 钻 孔,其 中 ０＃ 为 预 抽
孔,１＃ 、２＃ 、０２＃ 、３＃ 和 ０４＃ 钻 孔 为 流 量 考 察 孔,
钻孔布置如图 １ 所示.
２
１ 测试结果及分析
对预抽孔实 施 ２４h 不 间 断 抽 放, 同 时 对 ５ 个
流量考察 孔 进 行 跟 踪 测 定, 得 到 瓦 斯 流 量 实 测 数
据,绘得预抽孔抽采前后测试钻孔瓦斯流量变化曲
线图,见图 ２.
图 １ ７１６ 机巷钻孔布置
图 ２ 预抽孔抽采前后测试钻孔瓦斯流量变化
佳,经济上最合理
.抽采过程中如果钻孔布置过
[
２]
于分散,抽采区域内很容易造成抽采盲区;钻孔间
距过小又会浪费过多的人力与财力
.此外,钻孔
[
３]
同时对钻孔周围煤体内瓦斯含量产生影响,导致巷
道煤壁内煤体瓦斯流场和钻孔抽采形成的渗流场之
间的叠加.在钻孔抽采范围内,钻孔流量会随着煤
抽采间距还与钻孔瓦斯抽采率、煤层瓦斯压力与含
距,确定抽采期.
密度应由开采层要求达到的瓦斯抽采率、煤巷接替
目前,抽采半径测试最常用的方法为钻孔测试
所能供给的抽采时间及在该时间内钻孔能达到的瓦
法.其工作原理是抽采钻孔周围煤体瓦斯流动属球
斯流场范 围 等 多 种 因 素 确 定, 以 做 到 抽 采 效 果 最
向流场,抽采瓦斯时,钻孔抽采、巷道自然排放将
顺层钻孔抽采有效半径影响因素及测定方法研究
（ ４）
ｍ。 ／ ｔ ） 下， 抽采 ９ ０ ｄ时 钻 孔 周 围煤 层 的 瓦斯 含 量 曲
线 图。 以抽 采 残余 瓦斯 为 ８ ｍ。 ／ ｔ 为抽 采 目标 ， 可 以
看出： Ｐ 。 为 ０ ． ８ ＭＰ ａ 有 效半 径 为 １ ． ８ ２ ｍ； Ｐ 。 为 １ ． ３ ＭＰ ａ 、 １ ． ８ ＭＰ ａ时 ， 有效 半 径 均不 足 １ ｍ， 分 别 为 ０ ． ５ ０ ｍ、 ０ ． ３ ０ ｍ， 但其 抽采影 响范 围确较 大。图 ２ （ ｂ ） 为 有效半 径 随 Ｐ 。 变 化 曲线 ， 初 始 瓦斯 压力 越大 ， 有效 半径 越小 。
抽 采过 程 中 ， 瓦斯流场按等 温处理 ， 瓦 斯 流 动 遵循 质 量守恒 定 律 和达 西 定 律 ， 煤 体 吸 附 瓦 斯 满 足 朗格 缪 尔方 程 ， 可得抽 采钻 孔渗 流场 方程 见式 （ ５ ） 。
４ － ｒ ＋ ！ １ 一
ａ￡ Ｐ Ｏ ｔ ’、Ｐ 。（ １＋ ｂ ｐ）
联立 式 （ １ ） 、 式（ ２ ） 、 式（ ３ ） 、 式（ ４ ） 、 式（ ５ ） 可 得 顺
层钻 孔抽 采 瓦斯 气一 固耦 合动态 演 化模 型 。
１ ． ２ 有 效半 径影 响 因素分 析 本 文研 究 以霍 尔 辛 赫 煤 矿 现 场 采 用 的一 组 顺 层 预抽 钻孑 Ｌ 基本 参数 为依 据 ， 钻孑 Ｌ 直径为 ９ ４ ｍｍ， 垂 直 煤壁 施工 ， 施工 深 度 为 １ ０ ０ ｍ， 封孔深度为 １ ０ ｍ。 模 拟采 用 的基本 参数 见表 ｌ 。
１ ２ ８
中 国 矿 业
第２ ６ 卷
顺层钻孔瓦斯抽采半径及布孔间距研究_鲁义
式中：λ，G 为拉梅常数；Fi 为体积力。 (7) 则由式(4)~(7)可得出煤层瓦斯流动的流固耦合 控制方程：
3 2G p p a Fi 0 3ks xi xi
abcp p p 1 k m n 2ap v 2 p 1 p 0 2 ks t 1 bp t 1 0 p 1 1 ks 1 v 2 v p 1 0 ks k0 k 1 1 v 0 3 2 3 u j 3 2G p p G ui G a Fi 0 2 x 1 2 v x x 3ks xi xi j 1 j i j 1 j p 0, x 15 2 数值模拟分析 x p 2.1 几何模型 0, y 2.65 y 根据上述基本假设和黄岩汇矿 15107 工作面现 p x, y, t p0 , x 2 y 2 r 2 场顺层钻孔抽采的实际情况， 设定计算区域如图 1。
k k 0 1 v v p 1 0 ks 1 0
2
1
1.1
理论模型的建立
钻孔抽采瓦斯渗流场控制方程 钻孔预抽瓦斯时，煤层中瓦斯由煤体裂隙流向
外部空间基本符合 Darcy 渗流定律，由煤体微孔隙 流向外裂隙符合 Fick 扩散定律。因此，在钻孔抽采 条件下煤层中瓦斯的运动方程可由 Darcy 方程和 Fick 方程表示。 由于多孔介质中气体的渗流符合质量守恒方 程，单位体积煤中煤层瓦斯流动方程为 C ( v ) 0 t 度，m/s；C 为单位体积煤中瓦斯含量，kg/m 。 若视瓦斯为理想气体，其在煤层中的渗流过程 为等温过程，由于含瓦斯煤层渗透系数较小，在钻 孔抽采过程中瓦斯压力变化剧烈，则可不考虑瓦斯 解吸过程， 因此单位体积煤中瓦斯含量 C 由游离瓦 斯 Cg 和吸附瓦斯 Ca 两部分组成。结合瓦斯状态方 程和 Langmuir 方程
顺层钻孔抽放半径测定技术研究与应用
有 ： 力 指 标 、 量 指标 、 对 压 力指 标 。 由于 煤层 压 含 相
地 质 条件 复杂 ， 加之 周 围开采扰 动 的影 响 ， 州矿 区 郑 二． 煤层 原始 瓦斯 含 量 极 不 稳 定 ， 斯 压 力 很 难 测 瓦 试 准 确 ， 用绝 对 瓦斯 压 力 指 标 和 瓦斯 含 量 指 标法 采 无法 实施 。但 是 ， 当抽放 钻孔作 业 时 ， 周边 的测压 其
观察 各测 压孔 瓦斯 压 力 变 化 情 况 ， ２ ｈ每 １ ｎ 前 ０ ｍｉ
记录 １ ， 次 以后 每天 记 录 １次 ， 连续 观察 ３ ０ｄ以上 ， 并做 好记 录 。
孔 压 力值 总会 相 应地 降低 。 针对 大 平 矿 实 际情 况 ，
本 次 测试选 择 相对 瓦斯压 力指 标法 进行 测试 。
离； 在每个 测 压孔装 上压 力表 ， 录每个 测压 孔 的原 记 始压 力 （ Ｐ …… Ｐ ） 然后 在 ２号 孔 一 侧 施 工 １ Ｐ ， ； 号抽 放钻 孔 ， 瓦斯 抽 放 钻 孔 施 工 完 毕后 ， 即封 孑 立 Ｌ （ 采用 Ｐ Ｄ材 料 封孔 法 ， 孔 段 长度 ８ ｍ） 连 续 抽 封 并 放 瓦斯 ， 要求 每天 连续抽 放 时间不 少于 ２ ， ３ｈ 同时 保 证孔 口负压在 １ Ｐ ３ｋ ａ以上 。抽放 钻 孔施 工 过程 中 ，
２ｌ 年第６ ０１ 期
单州煤炭
总第 １ 期 ８ ６
顺 层 钻 孔 抽 放 半 径 测 定 技 术 研 究 与 应 用
李 朋 宇
（ 煤 集 团公 司 ， 南 郑 州 郑 河 ４ ０４ ） ５ ０ ２
摘要 ： 放半径是瓦斯抽放钻孔布置的基础参数 ， 抽 采用 相对 瓦斯 压 力 指标 法对 三软 低 透 气 性煤 层 进 行 顺层 钻 孔 有效 抽 放 半 径 和 影 响抽 放半 径 的 测定 。研 究 表 明 ： 平 矿 二 ． 层 顺 层 抽 放 钻 孔 按 照 ３ｍ 的 间 距 布 置 最 大 煤
建新煤矿1113顺槽掘进工作面抽放半径考察方案创新讲解
建新煤矿1113工作面抽放半径考察实施方案江西省煤炭集团公司瓦斯研究所丰城矿务局建新煤矿煤炭科学研究总院重庆研究院二○○七年十月1 1113工作面概况建新煤矿1113顺槽向西位于-600m水平2＃采区与3＃采区之间，在原1016顺槽向东开门点向西开门，其方位为259°30′，掘进30m后，先掘1113顺回风措巷煤巷15m，形成1113顺的回风通风系统。
巷道设计长度为628m，目前未采取消突措施的巷道长度约520m。
巷道采用锚网支护，设计巷道规格为上宽3.8m，下宽4.2m，高度为煤层厚度，薄煤时高度不小于2.3m。
老顶：灰色细砂岩与粗砂岩互层，厚度约4～8m。
直接顶：深灰色泥质粉砂岩，中部夹泥岩薄层，含植物化石，厚约3m。
伪底：炭质页岩，厚0.05～0.2m，遇水容易膨胀。
直接底：深灰色泥质粉砂岩，还有大量植物根茎化石，块状层理，厚1～4m，遇水容易膨胀。
煤层：B4煤层，平均厚度为2.5m，中间有一夹矸，厚度为0.3m左右。
属于半亮型煤，呈条带互层，且煤层有自燃发火倾向，发火期2～4个月，煤尘具有爆炸性，其爆炸指数为23.75～26.15％。
本巷道原始水文地质条件简单，主要充水因素为生产用水。
掘进过程中风量为～m3/min，平均为m3/min，工作面瓦斯浓度为％，工作面瓦斯涌出量平均为m3/min。
2 掘进工作面抽放半径考察2.1 抽放钻孔设计根据矿井采掘接替安排及项目总体方案，在该工作面顺槽掘进过程中采用施工顺层预抽钻孔消突，同时考察预抽钻孔的抽放半径，考察的参数为钻孔直径为75mm、90mm，抽放半径1.5m、2m、2.5m。
抽放时间为5天、10天、15天。
考察钻孔布置图见图1、图2、图3、图4、图5、图6，抽放钻孔参数见表1、表2、表3。
图1 抽放时间与抽放半径关系考察钻孔布置示意图（半径1.5m）图2 抽放时间与抽放半径关系考察钻孔开孔位置图（半径1.5m）表1 抽放时间与抽放半径关系考察钻孔参数表（半径1.5m）备注：1、在钻孔深度小于30m时未考虑钻杆下沉；2、钻孔夹角是指钻孔方向与巷道方向所夹的锐角或直角，左偏为正，右偏为负；3、参数表所列参数为第一循环的参数，由于第一循环开始前应取得一定距离的安全屏障，因此钻孔施工个数较第二个循环相比要多。
顺层钻孔瓦斯抽放影响半径测试分析
抽 放影响半径为 ２ ｍ； 当抽 放 时 间为 ２ ０— ２ ５ ｄ时 ， 抽 放 影 响半 径 可达 ２ ． ６ ｍ。
上帮 ， 此 处煤 层整 体 较 完 好 ， 无片帮、 离层 现象 且 煤 层厚 度没 有 明显变 化 ， 符合 上述 条件要 求 。
层 的透 气性 系数 逐 渐降低 ¨ ， 这 在一 定程 度上 增 大
了瓦斯 抽放 的难 度 ， 再加上 生 产接替 紧张 ， 预抽 钻孔 的布置 往往 比较 盲 目， 钻孔 间距不 合理 ， 增加 了瓦斯 抽 放工 程 的投入 和 生产 成 本 。 因此 ， 准确 测 试 钻 孔 的抽放 影 响半径 对 预防煤 矿 瓦斯事 故 和矿井 的 瓦斯 治理 具 有重要 的指 导 意 义 。 目前 ， 测 试 钻 孔 抽 放 影
以钻孔 为轴 心 的近 似 圆形 的 瓦斯 抽 放 影 响 圈 ， 该 抽 放 影 响圈 的半 径 为钻 孔 的抽 放 影 响半 径 。 ， 当 抽 放 动力 小 于深部 煤 体 的 瓦斯 向钻 孔 运 移 的 阻力 时 ， 该 影 响圈便 不会 扩大 。
响半 径 常 用 钻 孑 Ｌ 瓦 斯 流 量 法 、 钻孑 Ｌ 瓦 斯 压 降 法 、 气体 示 踪 法 ＂ 和 计 算 机 数 值 模 拟 法 等 。
测试 试验 。
当在 抽 放钻 孔 一 定距 离 施 工 若 干观 测 钻孔 后 ，
观 测钻 孔孔 口处 于 开 放状 态 ， 当 巷道 内 的大 气 压力 高 于观 测孔 内 的气压 时 ， 就 会有 空气 被压 入钻 孔 ， 如 果该 钻 孑 Ｌ 能 够受 到 抽放 效 果 的影 响 ， 就 会 降低 受 抽
钻孔抽采半径测定研究报告
矿区钻孔抽采半径测定研究报告中国矿业大学安全工程学院二○一二年八月目录1 前言 (1)2 钻孔周围煤体中瓦斯流动理论及影响因素 (3)2.1 瓦斯在煤层中的流动状态 (3)2.2 抽排钻孔瓦斯径向流动模型 (4)2.3 瓦斯抽采效果影响因素 (6)2.3.1 抽采时间 (7)2.3.2 抽采负压 (7)2.3.3 钻孔直径 (7)2.3.4 钻孔施工及封孔质量 (8)2.3.5 煤体渗透特性 (8)2.3.6 地应力 (9)2.3.7 瓦斯压力 (10)2.3.8 煤体吸附特性 (11)3 抽采钻孔瓦斯渗流数值模拟分析 (12)3.1 数值模型建立 (12)3.1.1 数值模拟软件简介 (12)3.1.2 钻孔瓦斯渗流模型的建立 (13)3.2 模拟参数设置 (14)3.2.1 模型基础参数设置 (14)3.2.2 模型边界设置 (14)3.3 数值模拟结果及分析 (15)3.3.1 抽采时间的影响 (15)3.3.2 抽采负压的影响 (19)3.3.3 煤层渗透率的影响 (21)3.3.4 钻孔孔径的影响 (23)4 瓦斯抽排半径测定方法 (25)4.1 穿层钻孔抽采半径测试方法 (25)4.1.1 平行钻孔布置法 (25)4.1.2 终孔圆周布置法 (26)4.2 顺层钻孔抽采半径测试方法 (28)4.2.1 测试原理 (28)4.2.2 测试方法 (28)4.3 煤巷掘进工作面浅孔排放半径测试方法 (30)5 瓦斯抽排半径现场测试及结果分析 (32)5.1 芦岭矿穿层钻孔抽采半径测定及结果分析 (32)5.1.1 测试地点概况 (32)5.1.2钻孔施工参数及钻孔间距的确定 (33)5.1.3 有效抽采半径确定依据 (34)5.1.4 测试结果及分析 (35)5.1.5 抽采后煤层消突效果 (42)5.2 柳矿穿层钻孔抽采半径测定及结果分析 (44)5.2.1 测试地点概况 (44)5.2.2 钻孔设计及施工参数 (45)5.2.3 测试结果及分析 (45)5.3 祁南矿顺层钻孔抽采半径测定及结果分析 (49)5.3.1 测试地点概况 (49)5.3.2 钻孔设计及施工参数 (49)5.3.3 测试结果及分析 (50)5.4 祁南煤矿穿层钻孔抽采半径测定及结果分析 (54)5.4.1 钻孔设计及施工参数 (54)5.4.2 测试结果及分析 (55)5.5 祁南煤矿掘进工作面钻孔排放半径测定及结果分析 (58)5.5.1 钻孔设计及施工参数 (58)5.5.2 测试结果及分析 (59)6 瓦斯抽采半径预测程序设计 (61)6.1 钻孔瓦斯抽采半径程序解算模型及算法 (61)6.2 程序设计流程图 (62)6.3 程序界面及算例 (63)7 总结 (66)矿区随着开采深度的增加，煤层瓦斯压力、含量相对增加，采掘工作面瓦斯涌出量也逐渐增加，严重制约着矿井的安全生产。
顺层钻孔有效抽采半径的确定
（山西煤炭运销集团野川煤业有限公司，山西晋城048400）顺层钻孔有效抽采半径的确定冯长红【摘要】文章为了确定采用顺层抽采时的有效半径，以优化抽采钻孔的布置方案，通过数值模拟和现场试验相结合的方式进行了研究。
结果表明，采用数值模拟时，113mm 钻孔抽采30d 时有效抽采半径为3.9m ；现场试验确定钻孔抽采32d 时有效抽采半径为4m ，与模拟结果基本一致，可为相似条件下顺层钻孔有效抽采半径的确定提供借鉴。
【关键词】顺层钻孔；有效半径；瓦斯抽采；数值模拟【中图分类号】TD712【文献标识码】A【文章编号】2096-4102（2018）04-0042-02·煤电技术研究·随着煤炭开采深度的增加，瓦斯事故发生的可能性也越来越大，采用瓦斯抽采能够有效避免瓦斯事故的发生。
但是进行瓦斯预抽时，如果抽采参数的设置不合理，不仅造成大量的人力、物力的浪费，还很难达到瓦斯预先抽放的效果。
因此，瓦斯抽采钻孔参数的设置是否合理，直接影响着瓦斯抽采的效果。
1有效抽采半径测定当采用钻孔对煤层进行瓦斯抽采时，会对周围的煤层气体产生影响，影响范围可根据影响的程度分为有效半径和影响半径。
影响半径是指抽采孔与煤层内部压力最初受到影响的位置之间的距离。
对于有效半径的确定，有多种测定方式。
最为常用的有瓦斯压力降低法、瓦斯流量法等。
瓦斯压力降低法是通过每隔抽采孔一定距离施工测压孔，在进行抽采一段时间后，测量不同测压孔中的瓦斯压力，其中残余瓦斯压力小于0.74Mpa 的测压孔都在有效抽采范围内，从而确定出钻孔抽采的有效半径。
或者通过测定抽采前后钻孔内的瓦斯含量，当抽采后瓦斯含量下降超过35%可视为在有效抽采半径内。
2数值模拟分析2.1模型的建立采用COMSOL 数值仿真软件建立模型，为方便建模，可忽略钻孔长度方向上的瓦斯流动状态，建立二维瓦斯抽采模型，如图1所示。
钻孔简化为一个圆，直径为113mm ，其中心即为模型中心，模型尺寸为5m 伊100m ，瓦斯抽采压力和抽采负压分别设置为1.2Mpa 、15Kpa ，其余参数的设置均与11-2号煤层的实际资料为依据，工程地质概况见表1。
瓦斯流量法在测定煤层瓦斯抽放影响半径中的应用
中 图 分 类 号 ： Ｄ １ ． Ｔ ７２６ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ３— ５ ６ ２ １ ） ３—０ １ ０ １０ ０ ０ （０ ２ ０ ０ ２— ２
２ １ 年第 ３ ０２ 期
中州 煤 炭
总第 １５ ９ 期
瓦斯流量法在测定煤层瓦斯抽放影响半径中的应用
王 伟 斌
（ 山西 石 港 煤 业 有 限 责任 公 司 ， 西 晋 中 山 ０２ ０ ） ３ ６ ０
摘要 ： 港煤矿 １ 石 ５号煤 层 为 煤 与 瓦 斯 突 出煤 层 ， 了指 导 石 港 煤 矿 消 突 工作 面 顺 层 抽 放 钻 孔 的合 理 布 置 ， 为 采 用 瓦斯 流 量 法 测 量 了石 港 煤 矿 ｌ ５号 煤 层 顺 层 钻 孔 抽 放 影 响 半 径 。结 果 表 明 ： 试 本 煤 层 顺 层 钻 孔 的抽 放 影 测
近 年 来 ， 着 矿 井 开 采 深 度 的 增 加 ， 斯 危 害 成 随 瓦
工 钻孔 时 间 至 抽 放 停 止 时 间 ） 孔 口 抽 放 负 压 约 ，
６ ６ Ｐ 。 因 此 ， 了 加 强 石 港 煤 矿 瓦 斯 抽 采 技 术 ． ７ｋ ａ 为
为制 约 安 全 生 产 的 重 要 因 素 。在 开 采 具 有 突 出 危 险性 的煤层 时 ， 须 采 用 预 抽 煤 层 瓦 斯 区域 防 突 必 措施 。因此 ， 作 面预 抽 放 本 煤 层 瓦 斯 在 突 出 矿 工 井 防治煤 与 瓦斯 突 出 中起 着 至 关 重 要作 用 ， 已成 为 目前 突 出矿 井最 常用 的消突 措施 。顺 层 钻孔 的设计 与布 置 主要依 据 是 抽 放 钻 孑 间 距 ， 孑 抽 放 影 响 半 Ｌ 钻 Ｌ 径是 影 响瓦斯 抽 放效 率 的一 个重 要 的 因素 。钻 孑 间 Ｌ 距如 果过 大 ， 在抽 放 范 围 内容易 形成 抽放 盲 区 ； 钻 而
顺层钻孔瓦斯抽采有效影响半径的研究及应用
中图分 类号 ： Ｆ ４ ０ ６ ． ３ ； Ｔ Ｄ ７ １ ２
文 献标 志码 ： Ｂ
文章 编号 ： １ ０ ０ ８— ０ １ ５ ５ （ ２ ０ １ ７） ｌ ３一Ｏ ｌ １ Ｏ一０ ２
３测试 方 法
顺层钻孔的有效抽采半径是煤层瓦斯抽采的 重 要基 础参 数 ， 是确 定抽采钻孔密度和合理抽采 时间的依据 ， 所以准确测定钻孔有效抽采半径 ， 对 于 预抽 煤层 瓦斯 具有 十分 重要 的意 义 。
顺层钻孔瓦斯抽采有效影响半径的研究及应用
郄利敏 姚春雨 （ 河南 能源化工集团 永煤公司 ， 河 南 商丘 ４ ７ ６ ６ ０ ０ ）
摘 要： 为了准确 测定煤层 瓦斯钻孔抽采有效半径 ， 以便确定合理的抽采钻 孔布置间距 。在 顺和煤矿进 行现场试验 ， 在同一抽采块段 ， 相同抽采条件下 ， 布 置三组间距不等的抽采钻孔和观测钻孔 ， 通过对钻孔 瓦斯流量变 化情况进 行测定和 分析 ， 利 用抽 采半径与抽采时间之间符合幂函数关 系 ， 确定 有效抽 采半径 ， 为抽 采钻 孔的布置 提供理论 依据 ， 提高矿 井瓦 斯抽采效果和抽采效率 。 关键词 ： 顺层钻孔 ； 瓦斯抽 采 ； 影响半径 ； 流 量衰减 ‘
１测试 原 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
测试 地 点概 况 ： 测 试 地 点 位于 ２ １ ０ ４胶 带 顺 槽 １ ４Ｐ ０ ６测 点前 ９ ９ ． ３ ５ ｍ一１ ５ １ ． １ ５ ｍ 处 。该 地 点煤 层
一
产状基本稳定 ， 煤层厚度平均 ２ ． ５ ｍ， 倾角平均为 ３ 。 ， 原始瓦斯 含量 ５ ． ８ ８ ｍ ／ ｔ 。该地 点周围 ２ ０ ｍ 钻 孔预 抽煤 层 瓦 斯 时 ， 在 煤 层 瓦 斯 压 力和 孔 范 围未施 工 抽 采 钻 孔 ， 且 施 工 钻 孔 可 方 便 连 接 抽 底 负压 的共 同作 用下 ， 钻 孔 周 围 煤 体 内 瓦斯 不 断 采 管路 。 进入钻孔被 抽走 ， 形 成 以钻孔 中线为轴 心的类似 （ １ ） 在２ １ ０ ４胶带顺槽后巷最前一个顺层抽采 圆形的抽采影 响圈， 抽采影响 圈的半 径称之为抽 钻孔 以 内 ２ ０ ｍ外 开 始布 置 ３组抽采 半 径 测试 钻孔 每组钻孔之 间 的净距 １ ０ ｍ， 每 组 钻 孔 平 行 布 采 影 响半 径 ， 即钻 孔有 效 抽采 半 径 ； 随 着 抽采 时 间 组 ， 的延长 ， 有效抽采半径会逐渐加大 ， 直到煤层瓦斯 置 ， 钻孔 直径 ９ ４ ａ ｒ ｍ， 孔深均 为 ６ ０ ｍ， 其 中抽采 孔 压 力与孔底负压之差不足以克服深部煤体瓦斯运 ３ ０ ｍ处取 样 ， 测定 原始 瓦斯含 量 。 移到钻孔的阻力时为止。目前常用的钻孔抽采半 第一组测试钻孔编号 Ｃ Ｓ １ 棒 ， 每组钻孔 由左 至 径测定方法有压降法、 计算机模拟法、 气体示踪法 右 依 次编 号 为 Ｃ Ｓ １—１ ＃ 、 Ｃ Ｓ １—２ ＃ 、 Ｃ Ｓ １—３ ＃ ， 其 中 和流量衰减 法等。流量衰减法 为传 统测试方法 ， Ｃ Ｓ １ — ２ ＃ 钻孔为抽采孔 ， 其他两个为观测孔。Ｃ Ｓ １ １ ＃ 与 Ｃ Ｓ １ —２ ＃ 的 间距 为 １ ． ５ ｍ， Ｃ Ｓ １ — ３ ＃ 与 Ｃ Ｓ １— 其原理是 ： 在抽采钻孔 周边 不同距离地点布置钻 孔， 测定其瓦斯 涌出量。经过 一定时间后 ， 若出现 ２ 样 的间距 为 ２ ． ０ ｍ。 某一钻孔瓦斯涌出量超过正 常衰减 系数速度、 快 第二组测试钻孔编号 Ｃ Ｓ ２ ＃ ， 每组钻孔 由左至 速衰减 ， 则此钻孔 与抽 采钻孔之间的距离 即为与 右 依次 编号 为 Ｃ Ｓ ２—１ ｝ ｝ 、 Ｃ Ｓ ２— ２ ＃ 、 Ｃ Ｓ ２—３ ＃ ， 其 中 此段 抽采 时 间对应 的有效影 响 半径 。 Ｃ Ｓ ２— ２ ＃ 钻 孔 为抽 采 孔 ， 其他 两 个 为 观测 孔 。Ｃ Ｓ ２ ｌ ＃ 与Ｃ Ｓ ２— ２ 撑 的间距为 １ ． ７ ｍ， Ｃ Ｓ ２ — ３ ＃ 与Ｃ Ｓ ２— ２测试 步骤 ＃ 的 间距 为 ２ ． ５ ｍ。 （ １ ） 在顺和煤矿 ２ １ ０ ４ 胶带顺槽新掘巷道的煤 ２ 第三组测试钻孔编号 Ｃ Ｓ ３ ＃ ， 每组钻孔由左至 层处 ， 间隔不 同距 离施 工 钻 孔 孔深 相 同 、 互 相 平行 右 依次 编 号 为 Ｃ Ｓ Ｉ一１ ＃ 、 Ｃ Ｓ ３—２ 拌 、 Ｃ Ｓ ３—３ ＃ ， 其 中 的顺 层 钻孔 。 Ｓ ３— ２ ＃ 钻 孔 为 抽采 孔 ， 其 他 两 个 为 观 测 孔 。Ｃ Ｓ ３ （ ２ ） 所有钻孔采用“ 两堵一注” 法进行注浆封 Ｃ 孔 。封孔结束 后选 取每 组 中间钻 孔作 为抽采 钻 １ ＃ 与Ｃ Ｓ ３ — ２ 样 的间距为 ３ ｍ， Ｃ Ｓ ３ — ３ ＃ 与ｃ ｓ ３— ２ ＃ 孔， 孔 口安 装 计量装 置便 于后 期 测定 抽采 参数 。 的间距为 ４ ｍ。钻孔布置如图 １ 所示 。 （ ２ ） 使用 ４ ， ５ ０ ｍ ｍ Ｐ Ｖ Ｃ管 对抽 采 钻孔进 行 封 （ ３ ） 每组剩余两个钻孔作为观测钻孔 ， 在孔口 孔 ， 封孔管长 ２ ０ ｍ， 末端为 ２ ｍ的花管 ， 封孔深度为 处安装变径装置 ， 待抽采钻 孔开始 抽采后定期测 Ｉ Ｂ ｍ； 使用 ＋ ｌ Ｏ ｍ ｍ钢管对观测孔进行封孔 ， 封孔管 定观测 孔 瓦斯 流量 。 长 ２ ０ ｍ， 末端为 ２ ｍ 的花 管， 封孔深度为 １ ８ ｍ。所 （ ４ ） 根据各观测孔瓦斯流量变化情况 ， 对测试 结果 进行 分析 ： 在 抽采 块 段煤 层 条 件 相 同时 ， 钻孔 有钻 孔全 部采 用 “ 两堵 一注 ” 法进 行注 浆封 孔 。 （ ３ ） 完 成 封 孔 后 ， 在 三 个 抽 采 钻 孔 Ｃ Ｓ １—２ ＃ 、 瓦斯 抽采 有 效半 径 ｒ （ ｍ） 与抽采时间 ｔ （ ｄ ） 之 间 符 合幂 函数 关 系 ， 根 据 得 出的 函数 关 系 ， 可 以 求 出相 Ｃ Ｓ ２— ２ 撑 、 Ｃ Ｓ ３— ２ ＃ 孔 口安装 计量 装置 及 控 制 阀 门。 应 抽采 时 间的抽采 半 径 。 在 观ｉ 受 ４ 钻孑 Ｌ Ｃ Ｓ １一ｌ ＃ 、 Ｃ Ｓ １—３ ＃ 、 Ｃ Ｓ ２—１ ＃ 、 Ｃ Ｓ ２—３
霍尔辛赫煤矿顺层钻孔有效抽采半径测定研究
可采 ， 结构 简单 ， 厚 度 变化 不 大 ， 煤层瓦斯含量为 ８
～
１ ０ ｍ ／ ｔ 。煤 层最 大瓦斯 压 力为 ０ ． ５ ２ ＭＰ ａ ， 最大 瓦
值计 算 方法 分析 钻 孔 周 围瓦 斯 流 动 ， 确 定 钻 孔 有 效
抽 采半 径 。马耕 、 苏现波、 魏 庆喜 根据 雷 诺数 把煤 层
斯 放散 初速 度 为 ２ ３ ． １ ， 煤的坚固性系数为 １ ． ２ ７ ， 煤
般呈 指数 形式 衰减 。但 如果 测试 钻孑 Ｌ 在抽采 钻孔
的影 响半径 内 ， 测试 钻 孔 周 围 的 瓦斯 会 在 抽 采钻 孔 抽 采负 压 的作用 下 被 抽走 ， 测 试钻 孔 瓦斯 流 量就 会 在 一定 时 间出现 突变 。若 抽采 １ ｄ以后 测试 孔 瓦斯
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
用 条件 较为 理想 ， 并 不 能完 全 表 征 钻 孑 Ｌ 周 围煤 体 与
作 者 简 介 ：向 东 辉 （ １ ９ ８ ６ 一） ， 男， 陕 安 康 人 ， 助理 工程师 ， ２ ０ ０ ８年 毕业于太原理工大学 ， 现从事“ 一通一防” 及瓦斯治理工作。
钻 孔之 间为 预抽 孑 Ｌ 。 ３ ． ２ 测 定步 骤
・
６７ ．
２ ０ １ ４年第 ７ 期
为 更 加 准确 地 测 定 钻 孔有 效 抽 采 半 径 ， 保 证 瓦
斯抽 采效 果 ， 促 进工 作 面 的安 全 高效 生产 ， 本 文根 据
王坪矿顺层瓦斯钻孔有效抽采半径的确定
王坪矿顺层瓦斯钻孔有效抽采半径的确定王腾飞（大同煤矿集团朔州煤电有限责任公司王坪煤矿，山西 怀仁 038300）摘 要 为了提高本煤层顺层钻孔预抽瓦斯的效率，基于顺层钻孔抽采瓦斯的原理，以王坪矿8308工作面为工程背景对顺层钻孔的有效抽采半径进行了现场实测研究。
试验结果表明，顺层钻孔抽采影响范围在前期随着抽采时间的延长而增加，但后期随着抽采时间的延长影响范围不再变化，顺层钻孔有效抽采半径为2.0m<R<2.5m ，且钻孔瓦斯抽采浓度与压力存在相关性。
关键词 顺层钻孔 有效半径 相对压力 瓦斯浓度中图分类号 TD712+.6 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2019.06.037Determination of Effective Extraction Radius of Bedding Gas Borehole in Wangping Coal MineWang Teng-fei(Wangping Coal Mine, Shuozhou Coal and Electricity Co., Ltd., Datong Coal Mine Group, ShanxiHuairen 038300)Abstract : In order to improve the efficiency of the bedding boreholes to pre-extract gas along the seam, based on the principle of gas extraction by boreholes along the seam, the effective extraction radius of boreholes along the seam was measured and studied on the engineering background of the 8308 working face in Wangping Coal Mine. The test results show that the influence range of bedding drilling is increased in the early stage with the extension of extraction time, but the influence range does not change with the extension of the extraction time in the later stage. The effective extraction radius of borehole drainage along the strata is 2.0m<R<2.5m, and there is a correlation between the gas concentration and the pressure.Keywords : bedding borehole effective radius relative pressure the gas concentration收稿日期2018-12-10作者简介 王腾飞（1990-），男，山西大同人，助理工程师，研究方向：矿井瓦斯防治。
顺层长钻孔抽采精细化及抽采技术创新应用
顺层长钻孔抽采精细化及抽采技术创新应用顺层长钻孔在施工、抽采期间，存在封孔不严密致使钻孔漏气、煤粉堵塞钻孔、孔内存积水及管路排水不畅等问题，常导致顺层钻孔抽采浓度低、效果差，直接影响和制约工作面钻孔抽采质量。
潘三矿在总结以往顺层钻孔抽采经验的基础上，进一步强化现场抽采精细化管理及创新抽采方式，在1682(1)轨、运顺顺层钻孔抽采过程中，严格落实“一钻孔一工程”管理要求，确保所有钻孔抽采达标、有效，实现了顺层孔干管浓度持续50%以上、百孔抽采纯量2m3/min以上连续抽采，取得了良好效果。
1.工作面概况1682(1)工作面位于西三C组煤中部采区，处于突出危险区，实测11-2煤原始瓦斯含量为5.66m³/t，瓦斯压力1.35MPa。
煤厚0.1～2.6m,均厚2.1m,煤层倾角∠5～10°，平均7°。
1.钻孔设计1682（1）轨、运顺设计长度1320m，面长200m。
顺层钻孔按照不大于5m间距布置，轨、运顺各设计顺层钻孔260个；运顺顺层钻孔设计长度115m，轨顺顺层钻孔设计长度100m。
1682（1）工作面顺层钻孔设计图见图1。
图11682（1）工作面顺层钻孔设计图1.钻孔施工、抽采过程中存在的问题3.1 地质异常带、煤层破碎带及松软区施工的钻孔，由于煤壁裂隙发育，钻孔封孔段易出现封孔不严、漏气现象，影响钻孔抽采效果。
另外，钻孔施工过程中易垮孔及钻孔孔径变大，用常规的囊袋“两堵一注”方法，封注效果差。
3.2 部分钻孔因煤体坚固性系数低、煤体较粉，抽采过程中易堵塞护孔套管，造成钻孔不畅。
3.3 煤体含水率大，钻孔抽采过程中，下向顺层钻孔孔内易积水，影响抽采效果。
1.解决的方案4.1 超前煤壁预注浆措施。
顺层钻孔施工前，对煤壁松软、破碎区域煤体采取超前预注浆措施，形成注浆帷幕，有效封堵松软煤体或支护锚杆、锚索在煤体内存在的裂隙。
提高钻孔封孔严密性。
帮部预注浆钻孔实景图见图2。
22071运输顺槽煤层瓦斯有效抽放半径测定及抽放效果考察钻孔施工安全技术组织措施解析
22071运输顺槽煤层瓦斯有效抽放半径测定及抽放效果考察钻孔施工安全技术组织措施一、工程概况瓦斯抽采是煤矿瓦斯灾害防治的重要手段，抽采钻孔设计是决定经济高效抽采的关键因素。
《防治煤与瓦斯突出规定》第五十条：预抽煤层瓦斯钻孔应当在整个预抽区域内均匀布置，钻孔间距应当根据实际考察的煤层有效抽采半径确定。
因此，有效半径的考察是保证高效瓦斯抽采的重要前提，直接关系到预抽钻孔密度和预抽时间的长短，所以准确测定瓦斯抽采半径是很重要的一项工作。
有效抽采半径是指钻孔抽采一定时间后能实现瓦斯抽采达标范围，这个范围用以钻孔为中心的半径来表示。
研究表明，随着抽采钻孔孔径和抽采时间不同，瓦斯抽采半径也不同，一般来说，抽采时间越长，瓦斯抽采半径越大，而钻孔孔径越大，瓦斯抽采半径达到有效性指标所需要的时间就越短。
但是依据煤层瓦斯流动理论，单纯采用增大钻孔直径的方法并不能取得满意的抽采效果。
所以，确定合理抽采时间和合理的瓦斯抽采半径，对提高煤层瓦斯抽采效果有很重要意义。
同时，在确定瓦斯抽采有效半径的情况下，考察在合理的瓦斯预抽期内，抽采效果的有效性评价也是瓦斯抽采的重要指标之一，因此，对不同的钻孔布置方式进行瓦斯抽采效果的考察可对矿井瓦斯治理设计和施工提供技术依据，为矿井的安全生产提供保障。
为明确确定矿井瓦斯抽采钻孔的有效抽采半径及瓦斯抽采效果，矿井与河南理工大学开展了“禹州枣园煤业有限公司瓦斯治理钻孔有效抽放半径和抽采效果考察研究与应用”研究工作；需在22071运输顺槽71P-14测点~71P-16测点之间施工10个观测钻孔，2个抽放钻孔。
为保证施工期间的安全，特制定本安全技术组织措施。
二、施工地点及时间施工地点：22071运输顺槽施工时间：2017年月日起四、组织措施1、本次施工负责人为防突队队长。
2、本次施工现场负责人为防突队跟班队长。
3、本次施工技术负责人为防突队技术员。
4、施工时由跟班队长负责，派专人认真检查施工地点的安全情况，发现隐患必须及时处理，在确保安全的前提下方可安排人员施工。
顺层钻孔瓦斯抽采半径及布孔间距研究 吴纯浩
顺层钻孔瓦斯抽采半径及布孔间距研究吴纯浩摘要：瓦斯抽采是煤矿瓦斯灾害治理和资源利用的根本性措施之一，而钻孔布置是瓦斯抽采的首要工作。
对于顺层钻孔而言，瓦斯抽采半径是确定钻孔布置间距的基础参数和重要依据，其准确测定对于节省钻孔施工工程量、提高瓦斯抽采效率乃至最终实现瓦斯抽采达标至关重要。
多年来，众多研究者围绕有效半径的定义、理论求解方法、现场测试技术等焦点问题，开展了大量卓有成效的研究工作，取得一系列成果。
但是，现场实践表明，理论研究成果与现场实际情况仍存在一定偏差。
本文分析了顺层钻孔瓦斯抽采半径及布孔间距关键词：顺层钻孔瓦斯；抽采半径；布孔间距；煤矿瓦斯抽采是降低矿井瓦斯涌出量、降低煤层瓦斯压力以及防止煤与瓦斯突出灾害的重要技术措施。
其中，合理布置抽采钻孔间距是保证抽采效果的重要因素：钻孔间距过大，在抽采范围内易形成抽采盲区；钻孔间距过小，会造成人力、物力的浪费。
所以，瓦斯抽采钻孔的设计应以钻孔的有效抽采半径为依据。
一、概述1.抽采半径的定义。
抽采半径按用途可分为: 抽采影响半径和有效影响半径。
抽采影响半径是指在规定的时间内原始瓦斯压力开始下降的测试点到抽采钻孔中心的距离。
有效抽采半径是指在规定时间内以抽采钻孔为中心，该半径范围内的瓦斯压力或含量降到安全容许值的范围。
钻孔的有效抽采半径是抽采时间、瓦斯压力、煤层透气性系数的函数，另外还与煤层原始瓦斯压力、吸附性能、抽采负压有关。
目前，界定瓦斯有效抽采半径常用瓦斯压力和瓦斯含量两项指标，达到安全允许值的压力和含量分别为0. 74MPa 和8m3 /t，因此，抽采范围内最大压力(0.74MPa)和最大含量( 8m3 /t) 点到抽采钻孔中心的距离可确定为有效抽采半径。
瓦斯含量测试误差较大，且容易受取样孔瓦斯排放的影响，而瓦斯压力易于观察，且较为直观，因此，本文采用残余瓦斯压力( 0. 74MPa) 来标定有效抽采半径。
2.理论模型的建立。
一是钻孔抽采瓦斯渗流场控制方程。
顺层钻孔瓦斯抽采半径数值模拟研究与应用
顺层钻孔瓦斯抽采半径数值模拟研究与应用
倪兴
【期刊名称】《能源技术与管理》
【年(卷),期】2024(49)1
【摘要】基于达西定律建立了煤层气固耦合数学模型,根据煤层瓦斯基本参数,模拟计算出泰来煤矿9号煤层在满足一定抽采率条件下抽采时间与有效抽采半径的关系。
根据泰来煤矿9号煤层抽采时间与有效抽采半径的关系,将3 m抽采半径应用到了该矿69203工作面第1循环。
通过效果检验,该段煤层残余瓦斯含量、残余瓦斯压力均已降至临界值以下,并且保证了有效抽采率,取得了良好的应用效果。
【总页数】4页(P34-37)
【作者】倪兴
【作者单位】中煤科工集团沈阳研究院有限公司;煤矿安全技术国家重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TD712
【相关文献】
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收稿日期:2011-03-04
作者简介:李朋宇(1982 ),男,河南周口人,助理工程师,2008年毕业于河南理工大学,现从事煤矿技术管理工作。
顺层钻孔抽放半径测定技术研究与应用
李朋宇
(郑煤集团公司,河南郑州 450042)
摘要:抽放半径是瓦斯抽放钻孔布置的基础参数,采用相对瓦斯压力指标法对三软低透气性煤层进行顺层钻孔有效抽放半径和影响抽放半径的测定。
研究表明:大平矿二1煤层顺层抽放钻孔按照3m 的间距布置最为合理,大大提高了抽放效率。
关键词:顺层钻孔;抽放半径;瓦斯压力;抽放钻孔;测压孔
中图分类号:TD 712.6 文献标识码:B 文章编号:1003-0506(2011)06-0014-03
近年来,随着矿井开采深度的增加,瓦斯危害成为制约安全生产的重要因素,目前治理瓦斯的方法主要有通风、瓦斯抽放及卸压提高煤层透气性等。
而对于豫西三软不稳定煤层的突出矿井来说,通风已不能解决瓦斯大的问题,且开采保护层卸压投入较大,所以瓦斯抽放已成为郑州矿区瓦斯治理的主要手段。
安全有效、经济合理是瓦斯抽放设计的基本原则,瓦斯抽放设计是否合理将直接影响抽放效果和经济效益。
影响抽放效果的因素很多,包括抽放钻孔参数设计、抽放管路的选型与布置、抽放泵选型、封孔工艺等,其中抽放钻孔参数设计是最重要的因素,煤层有效抽放半径是抽放钻孔设计的基础。
要提高抽放效率,需要准确测定煤层的钻孔有效抽放半径和影响半径。
1 钻孔瓦斯抽放半径测试指标的确定
目前钻孔瓦斯抽放半径的测试采用的主要指标有:压力指标、含量指标、相对压力指标。
由于煤层地质条件复杂,加之周围开采扰动的影响,郑州矿区二1煤层原始瓦斯含量极不稳定,瓦斯压力很难测试准确,采用绝对瓦斯压力指标和瓦斯含量指标法无法实施。
但是,当抽放钻孔作业时,其周边的测压孔压力值总会相应地降低。
针对大平矿实际情况,本次测试选择相对瓦斯压力指标法进行测试。
根据相对压力指标来测定钻孔有效半径的方法,在保证工业应用误差允许前提下,瓦斯压力P
和瓦斯含量X 存在着一个抛物线关系,用抛物线方程来近似取代煤层瓦斯含量曲线,即:X = P 。
其
中,X 为煤层瓦斯含量,m 3
/;t 为煤层瓦斯含量系数,m 3
/(t M Pa 1/2
);P 为煤层瓦斯压力,M Pa 。
相对压力指标法测定钻孔的有效抽放半径就是依据这个原理来进行的。
2 抽放半径测定设计
2 1 测定方法
由于整个测试阶段约需100d ,对于大平矿二1煤层这样的三软低透气性煤层, 75mm 的钻孔的有效抽放范围预计在2~5m,因此考虑观测孔间距布置在2~5m 。
测试布置了2组钻场,2组间互不影响。
首先在煤层打1排测压孔(图1),2,3,4 n 均为测压孔,d 2,d 3 d n -1为相邻测压孔之间的距离;在每个测压孔装上压力表,记录每个测压孔的原始压力(P 2,P 3 P n );然后在2号孔一侧施工1号抽放钻孔,瓦斯抽放钻孔施工完毕后,立即封孔(采用PD 材料封孔法,封孔段长度8m )并连续抽放瓦斯,要求每天连续抽放时间不少于23h,同时保证孔口负压在13kPa 以上。
抽放钻孔施工过程中,观察各测压孔瓦斯压力变化情况,前2h 每10m i n 记录1次,以后每天记录1次,连续观察30d 以上
,并做好记录。
图1 测压孔布置示意
确定钻孔瓦斯抽放影响半径的指标为瓦斯压力
14 2011年第6期 中州煤炭
总第186期
下降10%以上,确定抽放有效半径的指标为瓦斯压力下降51%以上或瓦斯压力变为负值。
根据每个测压孔的原始压力和抽放后的压力,可以得到每个测压孔的预抽率。
如果a号孔以及它之前的每个测压孔的瓦斯压力下降量都大于或等于51%,而a号孔之后的测压孔都小于51%,那么d=d1+d2+d3 + +d a-1,这里的d是钻孔的有效抽放半径。
2 2 钻孔布置
在大平矿13111回风巷布置2组共10个(每组5个)观测钻孔,2个抽放钻孔。
每1组内的所有观测钻孔都必须与抽放钻孔平行,钻孔深度40m,封孔深度30m,观测钻孔孔径75mm。
观测钻孔距抽放钻孔的中线距离分别为:1、2、3、4、5号观测钻孔分别距抽放钻孔1 0,1 5,2 0,2 5,3 0m,并且分别交叉布置在抽放钻孔两边。
第1组钻孔布置在13111回风巷,抽放钻孔在13091回风联巷以里30m,第2组抽放钻孔距回风联巷60m。
所有钻孔倾角为17 ,方位为160 ,孔深40m,封孔深度30m。
抽放钻孔 89mm,沿煤层倾角施工。
2 3 钻孔施工、封孔与数据观测
测试时先施工观测钻孔,并且施工一个封闭一个,然后安装上压力表,待每组所有观测钻孔全部施工完毕后,每天观察并记录各个观测钻孔的读数,直到所有钻孔瓦斯压力稳定后,开始施工抽放钻孔。
抽放钻孔施工过程中注意各观测孔读数的变化,并做好记录。
抽放钻孔联网进行抽放之后,在测定各观察钻孔压力表读数的同时,还需要观测瓦斯抽放参数,前2h每10m i n记录1次抽放钻孔单孔参数(负压、浓度、混合流量等)和各观测钻孔压力变化,24h内每1h记录1次单孔抽放参数和各观测钻孔压力变化,之后每天记录1次单孔抽放参数和各观测钻孔压力变化。
3 抽放半径结果分析
3 1 抽放半径指标的确定
采用相对瓦斯压力指标,煤层瓦斯抽放半径的确定方法为:
(1)钻孔抽放是有负压吸引下瓦斯排放,其涌出量即为瓦斯含量的减少量,当排放10%时即表明该测量孔处于钻孔的抽放影响范围内。
抽放前后瓦斯含量降低的比例和瓦斯压力降低的比例是存在抛物线关系的,瓦斯含量减小10%,则相应的瓦斯压力会下降19%。
因此,抽放影响半径的指标确定为:在压力稳定之后,进行瓦斯抽放,观察各个观测孔瓦斯变化情况,将瓦斯压力下降稳定压力19%以上的钻孔视为抽放影响范围内钻孔,将距抽放钻孔最远的一个抽放影响范围内钻孔到抽放钻孔的距离视为抽放影响半径。
(2)如果煤层预抽率要求为30%,即残余瓦斯含量为原始瓦斯的70%,此时残余瓦斯压力为原始瓦斯压力值的49%,瓦斯压力下降量为51%。
因此,确定钻孔瓦斯抽放影响半径的指标为瓦斯压力下降10%以上,确定抽放有效半径的指标为瓦斯压力下降51%以上。
3 2 观测孔瓦斯压力的变化
参数测试的2组钻孔在2010年7月下旬全部施工完毕,待观测孔压力上升至稳定值后,7月21日2个抽放钻孔并入管网抽放。
科研人员测量记录了7月21日到10月12日期间10个钻孔的压力变化情况,并绘制出了压力变化曲线(图2、图3)。
图2 第1组钻孔压力变化曲线
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2011年第6期 李朋宇:顺层钻孔抽放半径测定技术研究与应用 总第186期
图3 第2组钻孔压力变化曲线
由图2、图3可见,各钻孔瓦斯压力在钻孔开始抽放后呈跳跃变化,但总体呈下降趋势。
对各曲线进行线性回归,得出其趋势线,根据其趋势线来确定其压力变化的幅度,1~10号孔具体数值见表1。
表1 观测孔压力下降幅度
观测孔编号12345678910下降幅度/%
58
69
29
37
28
52
70
68
76
79
4 数据分析
当抽放时间为84d 时,根据瓦斯抽放影响半径和有效半径的确定指标,由表1及以上2组孔压力变化趋势图可以看出:各钻孔瓦斯压力在钻孔开始抽放后呈跳跃型变化,但总体为下降趋势。
第1组数据:1~5号钻孔变化规律明显,由表1可以看出,经过84d 左右的抽放,5个孔的瓦斯压力值都呈下降状态,1号孔、2号孔压力值下降幅度均超过51%,应判断1号孔、2号孔处在抽放有效半径内,3、4、5号钻孔压力值下降幅度均大于10%但小于51%,应判断3、4、5号孔处在抽放影响半径内。
第2组数据:从数据上看5个孔的瓦斯压力值都呈下降趋势,并且5个孔的瓦斯压力值下降幅度均超过51%,根据确定指标这5个孔都应处在抽放有效半径内,但是根据观察第2组抽放钻孔中有水,受水的影响较大,所以第2组数据仅作为参考。
综上分析认为,郑煤集团大平煤矿二1煤层13111工作面 89mm 的顺层钻孔在连续抽放84d 左右时,末端抽放负压不小于13kPa 的情况下,抽放有效半径为1 5m,抽放影响半径为3 0m 。
5 结论及建议
5 1 结论
运用相对压力作为指标测定钻孔抽放半径的方法,在大平煤矿13111回风巷利用顺层钻孔布置2组测试钻孔,通过测试分析得出:大平煤矿二1煤层13111工作面 89mm 的顺层钻孔在连续抽放84d 左右时,末端抽放负压不小于13kPa 的情况下,抽放有效半径为1 5m,抽放影响半径为3 0m 。
5 2 建议
(1)不断研究顺层抽放钻孔的封孔方法,以达
到较好的密封效果,对增加抽放钻孔的抽放半径有利。
(2)单孔抽放负压不应少于13kPa ,顺层抽放钻孔直径应不小于 89mm 。
(3)不同井田、不同采区、不同煤层内的顺层钻孔瓦斯抽放半径值是不同的,应针对不同区域进行钻孔瓦斯抽放半径的测试,更好地指导矿井的瓦斯抽放工作。
(责任编辑:刘光雨
)
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