祁南矿顺层钻孔抽采半径测定

面里段煤层倾角相对较大.
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
q 值每 ５d 衰减率连续超过 １０％ 的次数有 ３ 次,其
n 最大值为 ６１
５４％ .
２＃ 钻孔距 离 抽 采 钻 孔 ３
３ m, 由 图 ３ (
c) 可
＃
以看出,其 前 期 的 变 化 趋 势 与 ０２ 观 察 孔 基 本 一
致,在观察后 期 稍 趋 于 稳 定,９ 月 ２５ 日 以 后, 钻
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在矿井瓦斯抽采过程中,钻孔抽采间距的设计
与瓦斯抽采效果的好坏有直接关系,其中,抽采半
孔瓦斯衰减规律等因素有关 [４－６].钻孔抽采半径与
径在抽采 钻 孔 间 距 设 计 过 程 中 可 以 起 到 指 导 性 作
此,距离 抽 采 钻 孔 越 远 的 钻 孔, 这 种 现 象 越 不 明
显.随着抽采时间不断加大,各个钻孔的瓦斯流量
都不同程度地有所降低.图 ３ 为每个观测孔瓦斯流
采影响范围内.各钻孔衰减率次数及衰减率统计结
果见表 １.
图 ３ 观测孔钻孔瓦斯流量变化规律图
结合以上测试结果,每个流量考察孔的瓦斯流
★ 煤矿安全 ★
祁南矿顺层钻孔抽采半径测定
彭英健 董川龙
(山西大同大学煤炭工程学院,山西省大同市,０３７００３)
摘 要 通过对淮北矿区突出矿井祁南矿顺层抽采半径的现场测定,对已有测定方法的
缺陷进行了改进, 优 化 了 钻 孔 设 计, 并 对 测 定 结 果 进 行 了 分 析.７＃ 煤 层 现 场 测 定 结 果 为:
０
４~１
８ m, 平 均 间 距 １
２ m.７２ 煤 层 厚 １
７~
,平均厚
,伪顶为泥岩,老底为泥岩.
３
２m
２
６m
两煤层结构简单,一般不 含 夹 矸.７１６ 工 作 面 内 局
部地段煤层起 伏 变 化 较 大, 里 段 存 在 煤 层 变 薄 区;
用流量法测定.作为反映煤的物理力学性质、地应力
工作面回 采 范 围 内 无 钻 孔 控 制, 勘 探 控 制 程 度 较
和瓦斯压力等多项综合指标的钻孔瓦斯涌出初速度,
低,根据上部 ７１４ 工作面掘进及回采情况分析,工
其大小与煤层瓦斯压力、应力状态、煤层透气性、煤
的瓦斯放散特性等紧密相关,也与煤厚、巷道掘进速
度等采矿技术条件有关.
２ 钻孔设计及施工参数
层瓦斯压力的不断降低而下降.距抽采钻孔不同距
量、煤层厚度、渗透性系数、允许的抽采时间、钻
离施工一 系 列 观 测 钻 孔, 在 确 保 孔 口 密 封 的 前 提
基金项目:国家自然科学基金青年科学基金资助项目 (
５１６０４２４７), 山 西 大 同 大 学 青 年 科 研 基 金 资 助 项 目 (
２０１７Q７), 山 西 大 同 大 学 博 士 科 研
启动项目 (
２０１６－B－２１)
引用格式:彭英健,董川龙 祁南矿顺层钻孔抽采半径测定 [
J] 中国煤炭,２０２０,４６ (
１) ∶４６－４９

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PengYi
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中国煤炭第 ４６ 卷第 １ 期 ２０２０ 年 １ 月
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孔流量急剧衰减为 ０,其 q 值 每 ５d 衰 减 率 连 续 超
的规律.由于受工作面煤壁暴露及瓦斯自然释放的
此可以判断 ２ 钻孔处于抽采钻孔的影响半径以内.
０
０１２７
t＋１５/１０ t ∈ (
果的评价等问 题 紧 密 相 关. 如 果 要 缩 短 抽 采 时 间,
用,钻孔流场的控制范围又会影响钻孔最佳抽采间
就必须缩小钻孔间距,合理的钻孔间距应该在测定
距
.作为目前提高煤层瓦斯抽采率的一项主要方
[
１]
法,减小钻孔间距可以显著提高瓦斯抽采率,钻孔
抽采方法的选取、钻孔参数的布置情况以及抽采效
抽采有效半径的基础上确定,以便科学确定钻孔间
＃
度下降很快,然后逐渐放缓而趋于稳定,后期有流
量衰减为 ０ 又升高趋于 稳 定 的 过 程. 其 q 值 每 ５d
衰减率连续超过１０％ 的次数达到了４ 次,n 最大值
为 ３４
２１％ ,符合钻孔瓦斯抽 采 有 效 影 响 半 径 的 判
定要求.因此,３＃ 钻孔在抽采影响半径范围内.
表 １ 各钻孔衰减率次数及衰减率统计
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４６
２０２０,４６ (
１):４６－４９

中国煤炭第 ４６ 卷第 １ 期 ２０２０ 年 １ 月
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下,通过记录观察孔瓦斯压力及瓦斯流量的衰减规
在t＝４６d 时,确定抽采半径为 ３
３ m＜R ≤４ m,即 R max＝４ m,可提高瓦斯抽放效果.
关键词 瓦斯抽采 抽采半径 抽采率 极限抽采时间
中图分类号 TD７１２ 文献标识码 A
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q 值每 ５d 衰减率
连续超过 １０％
的次数/次
衰减率
最大值/％
是否在抽采
钻孔抽采影响
范围内
０２
ห้องสมุดไป่ตู้
３
６１
５４
３＃
４
３４
２１
是
１
１２
否
钻孔
编号
＃
４
２＃
１
０４＃
１＃
影响,所测 R max 较原始煤层数据有所增大.
R＝
{
放 １４７d 之后 R 不再明显增大.
３ 结论
(
１)经现场实测,祁南矿 ７＃ 煤层抽采半径:t
律,便能得到钻孔有效抽采半径
.
[
７]
钻孔瓦斯涌出初速度q 和钻孔瓦斯浓度可作为钻
孔瓦斯抽采半径测定的考察指标,由于瓦斯压力对施
工技术要求较高,封孔好坏直接影响测定结果,根据
矿井实际情况,很多煤层钻孔抽采半径测定过程中选
煤层厚 ０~１
８ m, 平 均 厚 １
４ m, 老 顶 为 细 中 砂
岩,直接顶为 砂 泥 岩 互 层.７２ 煤 层 与 ７１ 煤 层 间 距
＃
＃
测孔的 ７
５ m 与 ９
３ m 的 抽 采 范 围 不 在 抽 采 影 响
综上 所 述, 在 t ＝４６ d 时 确 定 抽 采 半 径 为
抽采钻孔抽采瓦斯的过程同样也是其影响区域
规律.
时,垂直层理的透 气 性 远 小 于 沿 层 方 向 的 透 气 性,
内瓦斯压力与 瓦 斯 含 量 下 降 的 过 程, 在 观 察 期 间,
煤层瓦斯主要沿煤层层理、抽采钻孔径向流动,因
各观测钻孔的q 值每５d 衰减率n 达到或超过１０％
连续 ４ 次以上的就认定该钻孔在抽采钻孔的有效抽
０,４６d]
(
２)
０
０１２７
t
４－t/１５
t∈ (
４６d,¥)
应保证抽采 时 间 不 超 过 T max ＝１４７d, 因 为 抽
过 １０％ 的次 数 达 到 了 ４ 次,n 最 大 值 为 ６０％ , 因
＃
３ 钻孔 距 离 抽 采 钻 孔 ４ m, 由 图 ３ (
a) 可 以
看出,在对预抽钻孔联网抽采初期,瓦斯涌出初速
是
程度地有所降低.
３３
３３
否
参考文献:
由图 ３ (
d) 和 ３ (
e) 可 以 看 出,１ 与 ０４ 观
＃
＃
测孔由于钻孔瓦斯涌出初速度衰减值均未达到抽采
[
１] 周睿,闫斌移 穿 层 钻 孔 径 向 流 场 瓦 斯 流 量 推 算 煤
层瓦斯 压 力 方 法 研 究 [
J] 岩 石 力 学 与 工 程 学 报,
量变化规律具体分析如下.
０２ 钻孔距 抽 采 钻 孔 ２ m, 距 离 最 近, 由 图 ３
(
b) 可 以 看 出,０２＃ 钻 孔 的 流 量 衰 减 变 化 最 为 明
＃
显,随着抽采时间的延长,其变化曲线呈单边下降
趋势.观测后期,由于钻孔涌水不能继续读数,但
４８
钻孔瓦斯流量衰减趋 势 已 经 确 定,０２＃ 观 察 钻 孔 的
２０１６,３５ (
S１):３１４７－３１５２

影响半径的 临 界 值 要 求, 因 此, 认 为 ０４ 与 １ 观
[
２] 曹艺钟 亭 南 煤 矿 ２０５ 工 作 面 瓦 斯 抽 采 方 案 设 计 研
半径范围内.
[
３] 张飞,周连春, 张 世 明 等 钻 孔 负 压 法 测 定 瓦 斯 抽
＝４６d 时 确 定 抽 采 半 径 为 ３
３ m＜R ≤４ m,即 极
限抽放时间内 R 的最大值为 R max＝４ m.
(
２)在抽采钻孔进行瓦斯抽采初期,距离抽采
钻孔较近的几个钻孔在短时间内都有瓦斯流量缓慢
升高的过程,距离抽采钻孔越远的钻孔不明显.随
是
６０
着抽采时间不断加大,各个钻孔的瓦斯流量都不同
本次测试地点选择在 ７１６ 机巷,在 ７１６ 工作面
１ 测试地点概况
祁南矿井位于安徽省宿州市埇桥区祁县镇境
内,北距宿州 市 约 ２３km, 南 距 蚌 埠 市 约 ７０km,
矿井交 通 极 为 方 便.７１６ 工 作 面 位 于 王 楼 背 斜 北
翼,煤岩层倾角 ５
°~２０
°,平均倾角 １０
°,其中工作
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