钻孔的排放有效影响范围

钻孔的排放有效影响范围(半径)

一.概述

突出煤矿中使用最多的防治突出措施是各

种直径的排放钻孔,它不仅应用于煤巷、也在石

门揭穿煤层中和上山与回采工作面中广泛使用.

人们普遍认为其有良好的纺织突出效果.但是在

使用过程中,有时也回发生在已打好的大直径钻

孔周围打孔、扩孔时也会发生强度不小的突出,

因而就会对钻孔的排放防治突出的效果提出质疑,是不是此煤层不适应使用钻孔排放防治瓦斯突出. 要想弄清楚此问题,首先要知道各种直径的有效

影响范围(半径).一般认为钻孔的排放有效影响

范围(半径)随孔径的增大、排放时间的加长而增加.看起来似乎合乎规律.但从理论与实践研究都

表明上述观点应加以修正,即它们之间的关系不

是直线关系,而是曲线关系.换句话说在某一段直

径或时间范围内是钻孔的排放有效影响范围(半径)与钻孔直径呈直线关系(或在某一排放时间段,

钻孔的有效影响范围(半径)随时间的加长而增大)超出此直线段则呈直径增大、排放时间增长,而

排放半径不会因此而出现明显的增加,且趋向于

稳定(达到其排放的极大值).

红卫煤矿过去曾对煤道周边的瓦斯压力分布进行考查(可以视巷道为一大直径排放钻孔).其结

果如图1所示.

图1 巷道周围煤层瓦斯压力分布图

靠近煤壁的煤层中的瓦斯与排放时间有关,

暴露的时间越短,近煤壁的瓦斯压力就越高,随着

排放(或暴露)的时间加长,其排放影响范围逐渐

加大,但不成直线关系,到一定时间就会处于平衡状态.例如图1中,排放了50个月后距煤壁4m处的瓦斯压力仅为4 Mpa,而排放了4天煤层瓦斯压力同样也为4 Mpa的地点,距煤壁的距离仅为

2m左右,也就是说经过将近两年左右的排放,排放影响范围仅扩大了2m,排放影响范围的扩展速度,发展的非常缓慢,应该说这与煤层的透气性有关,因为突出煤层的透气性系数一般都很低,排放瓦

斯困难,容易形成高的压力梯度,上述观点,经现

场测试也证明了这点. 红卫煤矿测试煤层的透气性系数约为0.004735m2/Mpa2*d.但抚顺龙凤矿煤层的透气性系数极好,透气性系数为140～

151m2/Mpa2*d,要比红卫矿的透气性几乎大3万倍,从理论上讲,当然其钻孔排放有效影响范围也要

比红卫大的多,但它绝不是呈正比关系.见图2

图2 钻孔周围煤层瓦斯压力随排放时间变化图

从图2我们也不难看出其抽放影响范围也是有极限值的,龙凤矿的极限影响范围为230m,要比红卫排放极限值(4m)大57.5倍.如抽放有效影响范围要比排放有效影响范围大二倍计算,龙凤矿

的极限影响范围为125m,要比红卫排放极限值(4m)大28.7倍.

从上述分析,可知钻孔或巷道其排放范围极

限值的大小与煤层的透气性有关,突出煤层的透

气性一般要小于10m2/Mpa2*d,属于难以抽放的煤层.其钻孔的排放有效影响范围不是很大的,排放初期发展的比较快,以后很慢,并趋于稳定.

二.钻孔的排放有效影响范围(半径)

钻孔的排放有效影响范围(半径)一般要经过实测得出的,各突出矿井实测结果相差都不大,约为钻孔直径的4～5倍(孔径不大于0.3m时).以松藻矿务局为例,其各种直径的排放有效影响范围(半径)测定的结果见表1

表1 松藻煤电有限责任公司部分矿井超前钻孔排放有效影响范围(半径)考察结果表

层的透气性系数为.004735m2/Mpa2*d.应该说松藻小于红卫,但差值不算太大)

从上表看出随着钻孔直径的增加,而排放有效影响范围(半径)并不按直线比例增加.因而盲目的加大钻孔直径增强达到防止突出的目将事与愿违,并增加了打钻时的不安全因素.假设从钻孔壁算起,钻孔的排放有效影响范围(半径)有一个

极限值,不妨对表1数据进行处理.处理公式采用吸附形式的公式,即

a abr R 1

1

1

+=

式中:

r--------钻孔直径,m;

R--------影响半径, m;

a,b 为常数,

经计算得出a=2.970, b=1.4

相关系数R=0.9909

将系数代入后

r r

R 4.11158.4+=

.用上述公式计算出的各种直径钻孔的排放有效影响范围(半径)见表2

其最大排放有效影响范围(半径)为2.97m(从孔壁算起).

三.松藻矿务局大直径钻孔扩孔与刷大钻孔突出事例分析(个人技术上的看法仅供参考)

1.第一次钻孔突出

(一)情况介绍

松早矿务局共发生两次此种类型的突出第一次发生在1998年8月21日16：15，打通二矿N2702E回风立眼8#煤层施工直径42mm防突钻孔，发生煤与瓦斯突出事故。突出煤炭346t，瓦斯33530m3。

此处埋深295-525m，煤层倾角5-10度，煤层厚度0-1.4m，平均0.8m。瓦斯压力3.25Mpa，瓦斯含量34m3/t，处于封闭性构造应力区。

N2702E回风立眼位于E回风巷上口，距7#层轨道巷20m，相邻上水平N1709E、W、N1809、N1811

已采，本水平尚未回采。

N2702E回风立眼于1996年7月天井钻机施工，直径1m，长54m。为了满足N2702E工作面通风要求，于1998年决定将立眼直径刷大到2m。

N2702E回风立眼于1998年8月4日开始由下向上刷大。8月11日刷到距8#煤层底板1.5m处停止。由于由下向上过8#突出煤层在吊盘内施工各种防突钻孔达不到设计要求，故改为由上向下刷大。工作面事实上已处于想向向掘进方式,8月20日刷到8#煤层段，未发生突出。但煤炭松碎垮落严重。8月21日夜班，防止突出施工设计，要在立眼周边8#煤层施工预测孔8个，直径42mm，深4m，见图3。其中1#、7#、8#三个孔2m后喷孔(喷出0.3-1m)，测得K1值为0.74-0.76，S值5.4-6.8Kg/m,判断本工作面为突出危险工作面。8月21日早班按设计要求在预测超标部位布臵17个直径42mm的排放钻孔，其中13个孔为2m，4个孔为4m（见图3）。8月21日中班，施工人员将深2m的钻孔透深到4m。在透