排放钻孔有效半径的简易确定方法
抽放有效半径的确定
有效抽放半径的确定预抽煤层瓦斯是防治矿井瓦斯超限和煤与瓦斯突出的重要措施，在一定程度上缓解了煤矿煤层开采的瓦斯问题，是矿井安全生产的重要保证，但如果抽放钻孔参数布置不合理，预抽时间不足等因素，将会影响煤层瓦斯预抽效果，从而起不到应有的瓦斯治理效果。
因此，正确掌握煤层瓦斯合理的预抽参数，是煤矿瓦斯抽放的关键。
瓦斯抽放参数中，主要是指不同煤层的抽放半径，而煤层抽放半径与煤层的原始瓦斯压力、瓦斯含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、抽放负压以及抽放钻孔直径等众多因素有关。
1抽放半径测算原理在本次测算原理分析中，拟采用渗流理论的方法确定钻孔的抽放有效半径。
1.1基本假设① 钻孔周围初始瓦斯压力均匀分布，为煤层原始瓦斯压力，P 0（MPa ） ② 钻孔周围煤层渗透率各向同性，其值为K （达西） ③ 瓦斯解吸过程是等温过程④ 瓦斯渗流过程质量守恒，且符合达西定律（Darcy Law ）⑤ 1.2取如图1的宽度取单位宽度在t 度为v r ρ度为：rv v r r ∂∂+)(ρρ元体的瓦斯量为：dt dr rdr r M v v r r )).((22∂++=ρπ （1 -2）在dt 时间内流出单元体的瓦斯量为：dr rr M v r ).(21ρπ= （1-3） 则在dt 时间内，单元体内的瓦斯质量的增量为：dt r dt dr rdr r M M M v v v r r r ).(2))()((212ρπρρπ-∂∂++=-=∆将上式整理并略去高阶无穷小量，得：drdt r r r M v v r r ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+∂∂=∆)(1)(2ρρπ （1-4）从瓦斯含量变化的角度看，dt 时间内单元体的瓦斯质量变化量为： dt t wrdr M ∂∂=∆)2('πρ （1-5）式中 ρ––––压力为P 时的瓦斯气体密度；r,dr ––––为单元体的半径及半径增量；v r——瓦斯径向流动的线速度；tw∂∂——单元体瓦斯含量随时间的变化率。
超前钻孔有效排放半径的测定方法
超前钻孔有效排放半径的测定方法1超前钻孔的防突机理在沿煤层打的钻孔周围出现塑性带，在塑性带内煤层应力和瓦斯含量严重下降。
在钻孔周围形成的非弹性变形带具有应力减小的特征（图1）。
由于在钻孔周围煤体应力减小，煤层透气性增加，煤层瓦斯自然排放，导致其突出危险性消除。
在钻孔周围，由于卸压和排放突出危险性消除的煤层区段长度，称为钻孔有效作用半径。
塑性带之后为煤层弹性变形带。
2超前钻孔措施参数有：钻孔直径d、深度L、钻孔有效作用半径（卸压和排放作用半径）R、钻孔最小超前距L、钻孔之间的距离a。
min根据我国《防治煤与瓦斯突出细则》第70条，超前钻孔直径应根据煤层赋存条件和突出情况确定，一般为75~120mm，地质条件变化剧烈地带也可以采用直径42mm的钻孔。
若超前钻孔直径超过120mm时，必须采用专门的钻进设备和制定专门的施工安全措施。
钻孔深度没有限制，但在打新一茬钻孔时最小超前距应不小于5m，而钻孔之间的距离不应超过2R。
3 超前钻孔有效排放半径的测定方法目前常用的钻孔有效排放半径的测定方法有三种：①瓦斯压力降低法；②钻孔瓦斯流量法；③工作面点预测预报法。
本次测定采用钻孔瓦斯流量法。
钻孔瓦斯流量法测定步骤如下：（1）沿工作面软分层打4个相互平行的测量钻孔，孔径42mm，孔长7m，测量钻孔的布置方式如图2所示；图2 钻孔布置图1、2、3、4——测量钻孔；5——排放钻孔（2）每个测量钻孔打钻结束后，立即封孔，测量室长度为1m。
聚氨脂封孔长度应不小于1m。
封孔后立即测量瓦斯涌出速度，以后每隔5min测量一次瓦斯涌出速度，每一测量钻孔测定次数不得少于5次；（3）最后所打测量钻孔的瓦斯涌出速度测量不小于5次后，按图2所示位置施工1个与测量钻孔平行的超前钻孔，其直径75mm，深度8m。
在打超前钻孔过程中，继续测定所有测量钻孔的瓦斯涌出速度，其间隔不大于5min，并记录此时所打超前钻孔的深度；（4）超前钻孔打完后，每隔5min测定各测量钻孔的瓦斯涌出速度；（5）打完超前钻孔后测定2h；（6）绘制出各测量孔的瓦斯涌出量变化图；（7）当距所打钻孔最远的测量钻孔，与其瓦斯涌出速度升高前的最后值相比，3次测量均增大10％以上时，取所打钻孔与该测量钻孔间的距离作为有效作用半径值。
基于流量法的钻孔有效排放半径考察应用
３ ２
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ － ９ ９ ４ ３ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ４ ． ０１ ２
２ ０ １ ７年第 ４ ２卷第 ４期
Ｖｏ １ ． ４ ２ Ｎｏ ． ４
～
Ｅｎｅ ｒ ｇ ｙ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎｄ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎｔ
（ ５ ） 施工 完 排放 钻 孔后 ，继续 考察 各 钻 孔 的
瓦斯 流 量 ， １ 次／ １ ０ｍｉ ｎ 。
（ ６ ） 施 工排 放钻 孔结 束后 ２ ｈ内 ， 记 录并 绘 出
各 钻孔 的瓦斯 流 量变化 曲线 。 （ ７ ） 如 果某 一个 钻 孔连 续 ３次 测 定 的瓦 斯 流
次。
置参数 ， 有利于提高掘进效率 … 。一般来说 ， 施工
瓦斯 排放 钻 孔 的意义 在 于排放 瓦斯 ，从 而 防止 工
（ ４ ） 在施 工排 放 钻孔 过 程 中 ， 记 录开 孑 Ｌ 时问 、 终孔时间 、 孔深 、 开 始封 孔 时 间 、 封孔 完 成 时 间 和 各钻 孔 瓦斯 流量 的变化 情况 。
封孔 长 度为 ２ ｍ。
０ 引 言
超前 钻 孔瓦 斯排 放半 径 的考察 对 突 出矿井 至 关重 要 ，合 理确 定排 放半 径可 以优 化排 放 钻孔 布
（ ３ ） 每 密封 ｉ 个钻孑 Ｌ ，立 即测 定该 孑 Ｌ 瓦斯 流 量 ，考 察 间隔为 １ 次／ １ ０ｍ ｉ ｎ ，测定 次 数至 少 为 ５
个 测试 孔 ， 孔深 １ ２ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ， 孔径 ７ ５ ｍｍ， 间 距根 据 测 试
超前钻孔有效排放半径的测定技术应用
表 ２超前钻孔有效排放半径测定记 录表
钻孔 编号 ２ ＃ ３ ＃ ４ ＃ ５ ＃ 距考察孔距离 （ ｍ ） ０ ． ４ ０ ． ７ Ｄ ． ９ ｌ ＿ １ 时间 （ ｍ ｉ ｎ ） 流量 ‘ ｌ（ Ｌ ／ ｎ ｔ ｉ ｎ ）
０ ２ ． ２ ３ Ｌ ９ｌ ｎ ｌ ０ ７ ２ ． ４ ９
科 技 创 新
２ ０ １ ３ 年 第１ 期Ｉ 科技创新与应用
超前钻 孔有效排放半径 的测定技术应用
闵 瑞
（ 冀 中能 源邯矿集 团聚隆矿业公 司， 河北 邯郸 ０ ５ ６ ３ ０ １ ） 摘 要： 施工超 前瓦斯排放钻孔是 消除煤层突 出危 险的有效途径 ， 而有效排放半径是指 导超前钻孔 设计 的依据 。运用瓦斯流量 法 测定 超 前钻 孔 有 效排 放 半 径 ， 为防 治煤 与 瓦斯 突 出 ， 优 化 超前 钻 孔 布 置 ， 提 供 了科 学依 据 。 关键词 ： 瓦斯 突出； 超前钻孔 ； 有效排放半径
１ ２ ０ １ ３ ０
１ ４ ０
ｌ ５ ０ ｌ 印 １ ７ ０ １ ８ ０
２ ． １ ２ １ ． ９ ９ ） ＿ ０ ７ ２ ． ２ ５ 考察孔 １ ． ７ ６ １ ． ８ ７ ｒ 】 ＿ １ ４ ２ ． ３ ０ 施工后
１ ． ８ ５ １ ． ６ ５ ： 【９ ７ ２ ． ０ ８
４ ‘ 施工 措施 孔
５ ｔ ｔ ຫໍສະໝຸດ 前平均流量 １ ． ８ 垦
１ ． ９ ２
９ ８
２ ． ４ ｌ
具体测定步骤为 ： 首先确定 １ ＃考 察 孔 位 置 ， 用ｄ Ｐ ４ ２ ｍ ｍ 钻 头 开 孔， 孔深 ｌ ｍ。然后依次施工 ２ ＃ 、 ３ ＃ 、 ４ ＃ 、 ５ ＃测量孔 ， 孔径 ＠ ４ ２ ｍ ｍ， 孔
超前钻孔有效排放半径的测定及布置优化
超前钻孔有效排放半径的测定及布置优化作者：邵广印来源：《科技资讯》 2014年第24期邵广印(淮南矿业集团谢桥煤矿综采一队安徽淮南 236232)摘要:淮南矿区谢桥煤矿1232(3)煤层具有突出危险,两巷掘进时采用顶板高位钻孔、沿煤层钻孔和穿层钻孔等方式进行瓦斯抽采,抽采钻孔的大量布置影响着巷道掘进速度。
本文在结合工程条件,对超前钻孔有效排放半径进行测定,在此基础上提出了钻孔布置的优化方案。
关键词:瓦斯突出超前钻孔有效排放半径布置优化中图分类号:TD713 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)08(c)-0085-01谢桥矿1232(3)工作面为西二与西一西采区联合开采的13-1煤三阶段,主采煤层为突出危险煤层,具有高瓦斯和高冲击矿压倾向性。
因此,在工作面顺槽掘进过程中,采取有效的防突措施是至关重要的,也是十分必要的。
实验及现场实践表明,煤层瓦斯预抽在强制性区域防突方面可取得良好的效果,在淮南矿区已作为防突的关键措施得到广泛采用。
由于淮南矿区煤层普遍具有低渗透性,因此采用了顶板高位钻孔、沿煤层钻孔和穿层钻孔等多种抽采方式确保瓦斯的抽采效果。
然而,布置大量的抽采钻孔虽保障了矿井的安全生产,却也降低了采区的准备速度,制约着工作面的接替。
因此,如何在保证抽采效果的同时,降低钻孔的布置数量,进而实现巷道的快速掘进显得尤为重要。
对于超前钻孔来说,有效排放半径是指其在径向上能够消除突出危险的最大范围。
有效排放半径作为防突措施的重要参数,指导着超前钻孔的布置方式。
因此,准确的测定超前钻孔的有效排放半径,可指导超前钻孔布置方式的优化,不仅能够确保防突效果,同时能够加快突出煤层巷道的掘进速度。
1 工程概况谢桥矿1232(3)工作面回风顺槽煤层底板标高为-463.6～-524.4 m,运输顺槽煤层底板标高为-521.0～-555.3 m。
西起F5断层(矿井边界),东至F6断层。
工作面北边1222(3)W、1222(3),东边1231(3)工作面已回采完毕。
低瓦斯低透气性煤层超前钻孔有效排放半径的测定
８ｍ， 深孔 达 １ 最 ０ｍ。根 据 预测结 果 ， 孔 瓦斯 涌 钻
出初 速度 ｑ值和 钻屑 瓦斯 解 吸指标 △ 几乎 测不 出
来 ， 屑量 Ｓ值也 没有 超标 现象 ， 钻 测试 过程 中也未 出 现 喷孔 、 钻 等动力 现 象 。 夹
根据 统计 结 果 ， 进 工 作 面 瓦斯 涌 出量 的平 均 掘 值 为 ０ １ ０ ６ ｍ ｎ 回采 工作 面瓦 斯 涌 出量的 ． ８～ ． ７ｍ ／ ｉ ；
收 稿 日期 ： ０ ６— ３— ６ ２０ ０ ０
（ ） 试 结 束 后 ， 钻 孔 扩 大 到 排 放 钻 孔 的设 ２测 将
（ ） 没有 执 行过 防 突措 施 的有 突 出危 险 的采 １在
掘工 作面 ， 其 软 分 层 中先 打一 个 考 察 孔 （ ） 在 １孔 ， 测 量 每米 的钻 屑 量 与钻 屑 瓦 斯 解 吸指 标 、 钻孔 瓦斯
涌 出初速 度 ， 钻孔 深 ８～１ 钻 孔直 径为 ４ ｍ。 ０ｍ， ２ｍ
摘 要 ： 据 自庙 煤 矿 二 。 层 为 低 瓦 斯 低 透 气 性 的 实 际 情 况 ， 用 钻 屑 量 法 测 定 了 二． 层 ０ ７ ｍ 超 前 钻 根 煤 采 煤 ５ｍ 孔 的有 效 排 放 半 径 ， 超 前 钻 孔 的设 计 布 置 提 供 了科 学 依 据 。 为 关键 词 ： 瓦 斯 ； 透 气 性 ； 放 半 径 ； 屑 量 低 低 排 钻 中 图 分 类 号 ：Ｄ １． Ｔ ７２ ６ 文 献标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ３— ５ ６ ２０ ）４— ０ ６— ２ １０ ００ （０ ６ ０ ０ ８ ０
排放钻孔有效半径的简易确定方法
第2期东北煤炭技术N o .21996年4月 Coal Technol ogy of N ortheast China A p r .1996排放钻孔有效半径的简易确定方法淮南矿业学院 卢 平 摘 要 建立了排放钻孔周围煤体瓦斯流动的数学模型,探讨其数值解,并在此基础上分析了钻孔瓦斯涌出规律,提出了根据钻孔瓦斯流量测定简易确定钻孔有效排放半径的方法。
关键词 突出危险煤层 排放钻孔 有效排放半径Abstract T he paper introduces the dis po sal p rocess of s pontaneous com busti on of the re 2m a m ed coal in the goaf of coal face 23040in Gaozhuang coal m ine of p ing ding shan M ine Bu 2reau ,and then analyses the key techn ique ,s pecific m easures ,and its effect of p reven ting s ponta 2neous com busti on of re m ained coal in the goaf of the m ine .Keywords goaf ,coal s pon taneous com busti on ,air leakage ,igniti on s ource 在煤与瓦斯突出矿井中,防止煤与瓦斯突出的局部措施目前仍以排放钻孔为主。
确定钻孔的有效排放半径对正确设计排放钻孔方法、数目具有重要的现实意义,目前现场排放钻孔有效半径确定方法主要有两种:压力法和流量法。
压力法需要在煤层中打测压钻孔,周期长、工程量大且成功率低。
流量法(《防突细则》介绍使用的方法)是在工作面软分层内不同间距打几个流量测量孔(直径42mm ),并测定这些钻孔瓦斯涌出量随时间的变化规律。
屯兰煤矿超前排放钻孔有效排放半径的研究
收稿日期2019-05-21作者简介 高俊奇（1973-），男，本科，2013年毕业于中北大学安全工程专业，通安工程师，从事通风与安全工作。
屯兰煤矿超前排放钻孔有效排放半径的研究高俊奇（西山煤电屯兰矿通风区，山西 古交 030206）摘 要为了解决屯兰煤矿防突措施中超前排放钻孔孔径选取和钻孔布置的问题，根据钻孔瓦斯涌出量与排放时间的关系，测定钻孔瓦斯涌出量变化率以确定超前钻孔的有效排放半径。
结果表明：屯兰煤矿2#、4#、8#和9#煤煤层超前钻孔的有效排放半径分别为0.5m 、1m 、0.5m 、0.5m ，为屯兰煤矿超前排放钻孔的设计提供了依据，提高了防突措施效果。
关键词瓦斯涌出量 排放钻孔布置 有效排放半径中图分类号 TD712+.6 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2019.11.038Study on Effective Discharge Radius of Advance Drill Hole in Tunlan Coal MineGao Jun-qi(Ventilation Area of Tunlan Coal Mine, Xishan Coal and Electricity Group, Shanxi Gujiao 030206)Abstract : In order to select borehole diameter and design borehole layout for outburst prevention in Tunlan Coal Mine, according to the relationship between gas emission and drainage time, the change rate of borehole gas emission was measured to determine the effective drainage radius of the advance borehole. The results show that the effective discharge radius of advance boreholes in No.2, No.4, No.8 and No.9 coal seams of Tunlan Coal Mine are 0.5m, 1m, 0.5m and 0.5m respectively. It provides a basis for the design of advance discharge boreholes in Tunlan Coal Mine and improves the outburst prevention effect.Key words : gas emission quantity arrangement of discharge boreholes effective discharge radius屯兰矿为煤与瓦斯突出矿井，随着煤矿开采深度的增加，瓦斯压力、地应力也在增大，煤与瓦斯突出危险也就随之加大。
基于钻屑指标法的瓦斯排放半径测定
㊀㊀收稿日期:２０１９－０５－０６㊀㊀作者简介:王文柱(１９６８－)ꎬ男ꎬ河北张家口市人ꎬ工程师ꎬ现任山西寿阳段王煤业集团有限公司段王煤矿通风矿长ꎮ基于钻屑指标法的瓦斯排放半径测定王文柱(山西寿阳段王煤业集团有限公司ꎬ山西晋中０４５４００)㊀㊀摘㊀要:通过对比３种排放钻孔有效半径测定方法ꎬ确定了钻屑指标法ꎬ并在１５号煤层二水平采区下山延伸区域集中皮带巷进行现场实验ꎬ分析得出该煤层排放钻孔的有效半径ꎮ关键词:排放钻孔ꎻ钻屑指标法ꎻ钻屑量ꎻ有效排放半径中图分类号:Ｆ４０６.３ꎻＴＤ７１２㊀㊀文献标志码:Ｂ㊀㊀文章编号:１００８－０１５５(２０１９)０９－０１４２－０２排放钻孔是煤矿掘进和回采工作面一种重要的瓦斯治理方法ꎬ是应用广泛的局部防突措施ꎬ并且有利于减小落煤过程中瓦斯的不均衡涌出ꎬ降低回风流瓦斯浓度ꎬ也是保证工作面安全生产的重要措施之一ꎮ排放钻孔有效半径测定常用方法有钻孔瓦斯压力下降法㊁钻孔瓦斯流量法㊁钻屑指标法等ꎮ钻孔瓦斯压力下降法和钻孔瓦斯流量法是通过施工多个平行钻孔ꎬ通过观测瓦斯压力或流量大小的变化程度最终确定钻孔的排放半径ꎬ但工作量大㊁耗时长且成功率低ꎮ钻屑指标法的测定工艺简单㊁数据测定效率高且准确ꎬ故在试验矿井选择钻屑指标法测定１５号煤层排放半径ꎮ１试验矿井概况山西寿阳段王煤业集团有限公司位于山西省晋中市寿阳县西北部ꎬ设计生产能力３.００Ｍｔ/ａꎬ２０１８年度矿井绝对瓦斯涌出量６２.０８ｍ３/ｍｉｎꎬ相对瓦斯涌出量８.５６ｍ３/ｔꎬ为高瓦斯矿井ꎮ１５号煤层位于太原组下段上部ꎬ属贫瘦煤ꎬ煤层赋存稳定ꎬ呈半亮型ꎬ亮煤为主ꎬ呈块状ꎮ该区域煤层厚度３.７８ｍ~４.７５ｍꎬ平均４.３１ｍꎬ倾角４ʎ~１１ʎꎬ平均７ʎꎮ２钻屑指标法原理用考察孔的指标检验排放钻孔的有效影响范围ꎮ排放钻孔经过一定时间的排放后ꎬ在其周围一定范围内形成一个卸压圈ꎬ卸压圈内的地应力大大降低ꎬ煤层的透气性增加ꎬ瓦斯也得到进一步释放ꎬ从而使超前排放钻孔周围形成一个影响圈ꎮ影响圈的最大范围即为此排放钻孔的排放半径ꎮ３现场测试结果分析３.１测试地点选择在二水平采区下山延伸区域集中皮带巷开口向里６００ｍ处新鲜暴露的煤壁上布置钻孔进行测试ꎮ３.２测试方法(１)在所选测点煤层软分层中施工１个孔深１０ｍ㊁直径４２ｍｍ的考察钻孔ꎬ测量并记录其每ｍ的钻屑指标ꎮ(２)将考察钻孔直径扩大到７５ｍｍ并排放８ｈꎮ(３)８ｈ后ꎬ在距离该孔３ｍ的软分层中施工１个与排放孔夹角呈１７ʎ的检验孔(如图１所示)ꎬ测量并记录其每ｍ的钻屑指标ꎮ(４)分析两孔在相同深度范围内的实测数据以及两孔之间的距离ꎮ当小于临界指标值时ꎬ确定两点之间的最大距离为排放孔的有效排放半径ꎮ图１㊀检验孔布置图３.３测试结果分析根据１５－１号测点数据进行分析ꎬ钻屑量和钻屑解吸指标随排放半径的不同测试数据如表１所示ꎬ变化曲线如图２~图４所示ꎮ２４１表１㊀１５－１号测点排放半径测定数据图２㊀钻屑量随排放半径变化曲线图３㊀Δｈ２随排放半径变化曲线图４㊀Ｋ１值随排放半径变化曲线根据表１和图２~图４分析可知ꎬ当钻孔深度达到７ｍ~１０ｍ时ꎬ排放后测试钻孔的钻屑量Ｓ和钻屑解吸指标Δｈ２和Ｋ１值均小于排放前的测试钻孔数据ꎮ当钻孔深度为７ｍ时ꎬ排放半径为０.９２ｍꎬ钻屑量Ｓ㊁钻屑解吸指标Δｈ２和Ｋ１值分别下降了１３.６％㊁１６.７％和２１.４％ꎬ此处的钻孔排放半径为０.９２ｍꎬ即为１５号煤层采用Φ７５ｍｍ排放钻孔的有效排放半径ꎮ４结论基于钻屑指标法对１５号煤层的排放半径进行考察ꎬ通过对现场测定数据进行对比分析ꎬ当１５号煤层采用直径>７５ｍｍ的钻孔作为排放钻孔时ꎬ取０.９２ｍ作为有效排放半径ꎮ参考文献:[１]武磊ꎬ等.基于瓦斯流动理论的超前钻孔有效排放半径研究[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１３ꎬ(２):６４－６６.[２]王海东ꎬ路丽刚.贵石沟井１５＃煤层瓦斯超前钻孔排放半径测定技术研究[Ｊ].华北科技学院学报ꎬ２０１８ꎬ(１５):２１－２６.[３]辛海会ꎬ等.超前瓦斯排放钻孔有效排放半径的测定[Ｊ].工矿自动化ꎬ２０１０ꎬ(２):７７－７９.[４]孙波ꎬ等.钻孔瓦斯排放半径的简易测定方法[Ａ].２０１６年全国煤矿安全学术年会论文集[Ｃ].２０１６.[５]贾全敏ꎬ刘洋.两种排放半径测定法在 三软 低透气性突出煤层中的应用[Ｊ].矿业安全与环保ꎬ２０１２ꎬ(２):４７－４９.[６]路学燊ꎬ郭献林.瓦斯钻孔排放半径测定方法的探讨和优化[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１１ꎬ(１２):６５－６８.(责任编辑:陈文明)３４１。
钻孔抽放半径测定方案
钻孔抽放半径测定方案为合理选择抽放钻孔的间距，确定适宜的抽放时间，在-600东翼运输大巷进行了瓦斯抽放半径的实验，特制定本方案。
一、-600东翼运输大巷的煤岩层赋存特征-600m水平延深东翼运输大巷为穿层全岩巷道，该地层为一单斜构造，地层走向35°～61°，倾向北西，平均倾角8～10°，-600m 水平东翼运输大巷按5‰上坡掘进，巷道开门点七层煤位于巷道顶板以上1.5m处，巷道掘进1160m范围内巷道将沿七层煤底板砂岩掘进，剩余740m为穿层掘进，将先后穿过粉砂岩、细粒砂岩、粉砂岩、八层煤、细粒砂岩、粉砂岩、二灰、九层煤。
煤7：厚1.0米，黑色,条痕黑褐色,成分主要为亮煤,镜煤和暗煤,玻璃光泽,阶梯状断口,内生裂隙发育，属半亮型煤，中间夹含黄铁矿结核，容重1.53t/m3。
粉砂岩：厚1.3m，深灰色,薄层状，含植物根及茎部化石。
硬度系数ｆ=5。
细粒砂岩，厚度约6.0米，浅灰～灰色,夹线理状及薄层状粉砂岩,断面见叶片化石发育水平,缓波状及波状层理,成分以石英为主,长石次之,含植物化石，钙质胶结，厚层状，裂隙被方解石充填，较坚硬，硬度系数ｆ=６～７。
粉砂岩：厚度为5.5米，深灰色，含植物根化石，下部夹细砂岩薄层条带，含少量植物碎片化石，硬度系数f=3.0。
8煤：厚度0.3m。
细粒砂岩：厚度约为7.0米，浅灰-灰色，致密、坚硬，成份以石英、长石为主，暗色矿物次之，具水平层理，含炭化植物碎片化石，f=5～6.0。
粉砂岩：厚度约为7.6米，灰色,平坦,参差和贝壳状断口,有泥岩细砂岩夹层,有生物扰动构造,具水平纹理,含少量动植物碎屑化石。
f=5～6.0。
二灰：厚度2.0m，灰色,含海百合茎,珊瑚及腕足动物碎片化石,顶,底部不纯,含泥质,裂隙较发育,被方解石充填。
9煤：厚度0.3m。
二、施工设计1、施工器具：Ф89mm冲击钻头、ZQS-100B型潜孔钻机。
2、施工钻孔参数：在-600运输大巷两帮内底板以上1.2m处，施工12个穿层钻孔，每3个钻孔为一组，以穿过煤层0.5m为止。
瓦斯抽排放钻孔有效半径的测定方法
瓦斯排放钻孔有效半径的测定方法（防突细则规定）1．超前钻孔有效排放半径测定方法使用钻孔流量法测定超前钻孔有效排放半径的步骤如下：1)沿工作面软分层打3～5个相互平行的测量钻孔，孔径42mm，孔长5—7m，间距0．3—0．5m；2)对各测量孔进行封孔，封孔时应保证测量室长度为(0.2—0.5m)，钻孔密封后，立即测量钻孔瓦斯涌出量，并每隔2-10min测定1次，每一测量孔测定次数不得少于5次；3)在距最边缘测量孔钻孔中心0．5m处，打—个平行于测量孔的超前钻孔(直径是待考察超前钻孔有效排放半径的钻孔直径)，在打超前钻孔过程中，记录钻孔长度、时间和各测量孔中的瓦斯涌出量变化；4)超前钻孔完后，每隔2～10min测定各测量孔的瓦斯涌出量；5)打完超前钻孔后测定2h；6)绘制出各测量孔的瓦斯涌出量变化图；7)如果连续3次测定测量孔的瓦斯涌出量都比打超前钻孔前增大l0％，即表明该测量孔处于超前钻孔的有效排放半径之内。
符合本条文本项中上述的测量孔距排放钻孔的最远距离，即为超前钻孔的有效排放半径。
2．其他防突措施参数的测定法正确选用各种防突措施施工参数是提高措施安全可靠性的首要条件。
过去因测定复杂，通常根据经验确定，因而影响了防突措施的防突效果。
用钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法测定防突措施的施工参数(即超前排放钻孔和深孔松动爆破防突措施有效半径的测定)，是一种经济、省时省力的好办法。
在没有执行过防突措施的有突出危险的采掘工作面，在其软分层中先打一个考察孔，测量每米的钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标、钻孔瓦斯涌出初速度。
钻孔长8～10m，孔径φ42mm，然后进行扩孔排放或直接装药后松动爆破。
按施工要求，确定排放时间，当到达时间后，在该孔附近的软分层中打一与此孔有一定角度的测试孔，测量其每米的钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标、钻孔瓦斯涌出初速度。
将两个钻孔同一深度范围内所测到的数据和两点之间的间距进行分析，当其小于临界指标值的时，相应两点之最大间距时，确定为该措施的有效影响半径。
瓦斯排放半径测试结果
0000煤钻孔瓦斯排放半径测试一、排放半径测试方法与测定钻孔布置用钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法测定排放钻孔有效半径，是一种经济、省时省力的好办法。
该方法既适用于无限流场下的单孔排放瓦斯条件，也适用于有限流场下的多排钻孔或网格式密集钻孔排放瓦斯条件。
本次测定地点选择在：82运输上山煤帮。
测定钻孔布置如图1-1所示。
二、测定方法与步骤①在没有执行过防突措施的采掘工作面，在其软分层中先打一考察孔，测量每米钻孔的钻屑量S值和钻屑瓦斯解吸特征指标K1值。
钻孔长度10m，孔径42mm。
②预测钻孔测试结束后，在此孔内扩孔打排放钻孔，将其扩至待考察排放钻孔的直径。
③打完（扩孔）排放钻孔后，让其排放一段时间，一般为 2.5h（据研究钻孔有效排放时间为2-3h），使排放钻孔周围的瓦斯得到充分排放。
④到时间后，在该排放孔附近（0.3～0.5m）的软分层中打一个与排放孔成一定角度（3～6°）的测试孔，测量其每米钻孔的钻屑量S值与钻屑瓦斯吸特征k1值。
⑤将同一深度的两个钻孔（预测孔与测试孔）所测得的数据及两测点之间的距离进行分析，即可得出排放钻孔有效排放半径。
2009年01月15日对82煤进行了钻孔瓦斯排放半径测试工作。
本次测定考察了钻孔直径为Φ89mm的有效排放半径，测定地点选择在：82运输上山煤帮。
预测孔和测试孔采用风煤钻施工，孔径为Φ42mm；Φ89mm的排放钻孔采用ZT－40型防突钻机施工.所有钻孔深度均为10m，预测孔和测试孔开孔间距0.4m，夹角为6°。
3214新开拓煤巷AAA-A图1-1 钻屑指标法测定有效瓦斯排放半径钻孔布置图 1—预测孔；2—测试孔；3—排放瓦斯孔；4—软分层三、钻孔瓦斯排放半径测定结果82煤Φ89mm 排放钻孔的有效排放半径测定结果数据见表1-1和图1-2及图1-3。
表1-1 排放半径现场数据考察表根据表1-1和图1-2分析可知：当钻孔钻进深度至8.2m时，测试钻孔钻屑量变化曲线与预测钻孔钻屑量变化曲线出现分离且测试钻孔钻屑量值由大于预测钻孔钻屑量值变化为小于该值，因此，可以判定钻孔钻进深度至8.2m 时，所计算得到的排放半径R排＝(8.2sin3+0.2)×2=1.26m，即为82煤Φ89mm 排放钻孔的有效排放半径。
“三软”突出煤层超前钻孔有效排放半径的测定技术
１２ 超 前钻 孔有 效排放 半 径 测定 方案 ．
禹州矿 区超前 钻孔 孔径 均 采用 孔径 ８ ｒ 作为 防 突措 ９ｍ ａ 施钻孔 ，为 了使二 煤层超前钻孔 布置更 加科学合理 ，确保
防治突出措施有效性 ，必须测定 有效 排放半径 。 １２ １ 有效排放半径 的测定方法 ．． １ ）在工作 面煤壁 布置 ７个 测量 孔 ，孔径 ４ ｍｍ，孔 深 ２
４ ２
２０ ０ ８年第 ｌ ０期
煤
炭
工
程
之 内。符合本项 的测量 孔距 排放 钻孔 的最 远距 离 ，即为超 前钻孔 的有效排放半径 。
为此 ，对 测定方案 进行 了技术 分 析 ，认 为可能 由于 以下 问
题造成 测试不 成功 ：① 是测 量钻孔 间距 太 大 ，而实 际有效
排放半 径不在 这些 区间 ；②煤 层透 气性 很差 ，有 效排 放半
煤
炭
工
程
２０ ０ ８年第 ｌ Ｏ期
“ 软＂ 突 出煤 层 超 前 钻 孔 有效 排 放 三 半 径 的 测 定 技 术
张福 旺
（ 河南理工大学 安全科 学与工程 学院 ，河南 焦作 ４４０ ） ５ ００
摘
要：通过对禹州矿 区４ 突出 对 矿井超前钻孔有效排放半径的测定，总结出符合现场实际
的 测定技 术和 方法 ，指 出 《 治煤 与 瓦斯 突 出细 则》 中的 不足 ，其 测 定 结果 对 防 突措 施 制 定与 防
实施起 到很 好指 导作 用。
关键 词 ：防突措施 ；超 前钻孔 ；有 效排 放 半径 ；测 定技 术
中 图分 类号 ：Ｔ ７ ３ ２ Ｄ １ ． 文献标 识码 ：Ｂ 文章编 号 ：１７ ０ ５ （ ０ ８ １ － ４ ￣２ ６ １— ９ ９ ２ ０ ）００ ２ ０
钻孔的有效影响半径与布孔
钻孔的有效影响半径与布孔使用超前排放（卸压）钻孔一般孔径不大于0.3m,所以其卸压影响半径一般都不很大，且小于排放瓦斯有效影响半径。
在钻孔形成的卸压范围内，由于应力降低，煤体发生膨胀变形，透气性也会增加，必然比较容易排除一部分煤体中的瓦斯。
但在没有卸压的煤体中虽然煤体透气性较小，但同样也能排除一部分煤体的瓦斯，所以钻孔瓦斯有效排放半径一般要大于卸压有效影响半径。
钻孔应力卸压有效影响半径到目前还没有可供现场实际应用的测定方法，仅从2001年淮南矿业（集团）有限责任公司和煤炭科学研究院重庆分院共同提出的“淮南矿区突出煤层消除突出危险综合治理技术研究报告”中，对卸压钻孔的卸压范围进行了理论探讨与计算，得出淮南C13煤层其塑性破坏区（卸压区）的直径为钻孔直径的3.26倍。
报告指出在钻孔周围的塑性变形区内可以消除突出，可以作为钻孔卸压的有效影响半径超前钻孔的有效影响半径都是指在钻孔排放瓦斯的作用下，再规定地时间内，能够消除钻孔周围煤与瓦斯突出的范围。
钻孔的排放有效影响半径可用打排放钻孔前、后测量出的煤层中的瓦斯压力、钻孔瓦斯涌出初速度（q）及K1等指标的变化趋势，或借助于突出时的临界指标值进行判断得出。
突出矿井一般都要进行各种直径钻孔的排放有效影响半径测定，得出符合本矿的适用数据。
而影响半径则指在排放钻孔周围能够受到的影响的范围，其数值要远远大于钻孔排放有效影响半径。
煤巷掘进防治突出措施－超前排放钻孔一、概述目前使用的超前排放钻孔孔直径多为ф42～120mm,超过ф120mm的因打钻时容易诱发突出,而较少使用,只用在特殊的扩孔方法例如水力冲孔、水力扩孔时才使用.从理论与实践过程中,人们认识到大直径的钻孔其排放瓦斯与卸压范围都要比小孔径钻孔好得多,但问题是突出的机率也要高得多,从目前所掌握的资料, ф42(包括ф42)以上的各种钻孔都发生过突出,因此在没有任何安全措施的保护下,进行打钻是有危险的.另外还要提醒一下,措施执行完以后,必须进行措施效果检验,只有措施检验有效后方能用安全措施施工.超前排放钻孔是突出矿井使用最多的防治突出措施,它不仅应用于各类煤巷、也用于石门揭穿煤层和采煤工作面.其良好的防治突出效果为人们所公认。
煤矿瓦斯有效抽放半径的测定计算方法(知识共享,非营利性)
211 抽放半径测定钻孔施工条件 为保证瓦斯抽放半径测定结果的科学性 、可靠 性 , 试验区域的选择必须满足以下条件 : ① 必须 选择未进行过瓦斯抽放的原始煤层 ; ② 最好选择 可以施工穿岩钻孔的区域 , 否则必须选择新暴露的 煤巷掘进工作面 ; ③ 必须保证各钻孔终孔位置距 离煤层暴露点最小距离不小于 10 m; ④ 必须保证 在整个测试过程中测试区域不受采动影响 ; ⑤ 方 便接入抽放系统 , 并可独立测定抽放参数 。 212 测定钻孔布置 根据以上条件并结合试验地点的实际条件 , 在 2个煤矿均选定新暴露的煤巷进行钻孔布置 : ① 巷道掘进过程中 , 顺煤层施工一斜向钻孔 ( 1号 ) , 孔深 5312 m , 孔径 75 mm , 用水泥砂浆或聚氨酯 封孔 , 每天测定钻孔瓦斯抽放参数 ; ② 距离 1 号 钻孔一定距离施工 9个观察钻孔 , 这些观察孔垂直 1号钻孔 , 且垂距为 210～610 m。 ③施工完毕后 , 用铁管及水泥砂浆或聚氨酯封孔 , 前端接集气管 , 2号矿钻场内 9个观察孔尾端用孔塞封闭 。 ④每天 定时测定孔内瓦斯浓度 、瓦斯涌出初速度变化 ; ⑤ 将各观察孔不同抽放时间的瓦斯浓度 、瓦斯涌出初 速度随抽放时间变化绘制曲线 , 分析数据 。钻孔布 置平面图如图 1所示 , 详细参数见表 1。
钻孔的抽放影响范围内 。但由图 1可知 , 6号孔受
1号孔抽放的影响程度不大 。
综上分析后将 75 mm 抽放钻孔的 67 d有效抽
放半径 R 确定为 : 315 m ≤ R ≤ 410 m , 极限抽放
时间内 R 的最大值即 Rmax = 410 m。 综合考虑 R 的影响因素 (抽放时间 t、抽放负 压 Pf、α) , R 有如下性质 : 在 Pf一定时 , R 与 t成 某种函数关系 , 该函数在 t = 67 d处可导 , 且关于
煤层瓦斯排放钻孔有效排放半径的测定(钻屑法)
煤层瓦斯有效排放半径的测定一、测定时所需材料1、测定钻屑量时用编织袋、弹簧秤，用于测定S值；2、WTC瓦斯突出参数测定仪3台，机械秒表3块，用于测定K1值；3、施工1个孔径42mm的预测孔所需钻机、钻杆（12m）、钻头；施工1个孔径113mm的超前排放钻孔所需钻机、钻杆（12m）、钻头。
二、有效排放半径的实际测定方法1、测定过程(1)在没有执行过任何防突措施的采掘工作面，在其软分层中先打一个考察孔(孔1)，测量每米的钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标，钻孔深10～12m，钻孔直径为42mm。
(2)测试结束后，将钻孔扩大到排放钻孔的设计直径（113mm），进行扩孔排放。
(3)按施工要求，确定排放时间。
当到达时间后，在该钻孔附近的软分层中打一与此孔有一定角度的测试孔(孔2)，孔深10～12m，钻孔直径为42mm，测定其每米的钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标。
(4)将2个钻孔同一深度范围内所测到的数据和两点的间距进行分析，当其小于临界指标值时，相应两点的最大间距确定为排放钻孔的有效排放半径。
2、钻孔布置参数设计(1)钻孔参数。
超前钻孔：深12m，直径113mm；测试钻孔：深12m，直径42mm。
(2)钻孔布置参数。
钻孔布置方式及钻孔布置参数如附图1所示。
在设计时，钻孔开口之间的距离按2.0m，钻孔夹角9.5度。
3、判断准则将2个钻孔同一深度处所测定的指标进行比较，如果自某一深度处开始向钻孔深处，2孔各点所测定的指标均小于1孔同一深度的指标时，该深度对应的钻孔之间的距离就称为超前钻孔有效排放半径。
附图1：钻孔布置方式及钻孔布置参数图1 排放半径钻孔布置方式及布置参数三、测定地点大致地点：新掘钻场内，钻场位置请矿上制订，要避开构造，煤层赋存稳定，没有采取抽放等区域性措施的地方，钻场要求满足钻机作业，深度为5m。
四、测定时间每次测定时间为一个小班（8点到16点）。
五、测定数据记录见附表（见下页）。
附表：测定数据记录表。
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 111+=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 rR 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。
采用钻屑量差值法考察超前排放钻孔有效影响半径
采用钻屑量差值法考察超前排放钻孔有效影响半径周睿【摘要】为了提高煤层超前排放钻孔有效影响半径测试工作的效率,在钻屑量指标测试方法的基础上,将施工测量钻孔改为直接施工排放钻孔,即在井下同一位置施工2个排放钻孔,利用2个排放钻孔测试的钻屑量差值来判定超前排放钻孔的有效影响半径,省略了扩孔工序,提高了影响半径的测试效率.采用钻屑量差值法对煤矿现场M5#煤层瓦斯超前排放钻孔的有效影响半径进行考察,考虑到井下条件的复杂性,在测试区域内共布置5个测点,要求测点沿煤层走向不少于2个,沿煤层倾向不少于3个,得出M5#煤层的超前排放钻孔有效影响半径为0.56～0.61 m,并引入钻屑量临界指标验证了结果的准确性.从安全角度考虑,最终确定M5#煤层超前排放钻孔有效影响半径为0.50 m.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2018(045)004【总页数】4页(P110-113)【关键词】煤与瓦斯突出;预测指标;差值法;有效影响半径;超前排放钻孔;钻屑量【作者】周睿【作者单位】煤科集团沈阳研究院有限公司,辽宁沈阳110016【正文语种】中文【中图分类】TD713超前排放钻孔是煤矿常用的一种煤巷局部防突措施，经过大量现场实践证明，超前排放钻孔是保障煤矿安全生产的一种有效手段[1-2]。
排放钻孔的施工距离，即超前排放钻孔有效影响半径是排放钻孔施工的重要依据。
超前排放钻孔有效影响半径的现场测试方法主要有压降法[3-4]、流量法[5-6]、突出预测指标方法[7]，还有数值模拟[8-10]、瓦斯流动理论分析[11-13]等方法。
现场测试方法得到的结果较为准确，但测试时间较长，成本较高，需要耗费一定的人力和物力；而数值模拟、瓦斯流动理论分析等方法相对简单，但测试的准确程度不能得到保证。
因此，笔者对应用较多的钻屑量方法进行改进，直接测试2个排放钻孔的钻屑量，通过两者的差值来考察超前钻孔有效影响半径。
1 钻屑量差值法考察超前排放钻孔有效影响半径利用钻屑量指标考察超前排放钻孔有效影响半径的测试步骤为: ① 在掘进工作面中部沿巷道方向施工1个与煤层平行的测量钻孔1，其直径为42 mm、长度为10 m，并在钻孔施工过程中，每间隔1 m测试一次煤层突出预测指标；② 测试结束后使用Φ75 mm钻头对施工的测量钻孔进行扩孔，作为排放孔2；③ 根据矿井掘进工作面防突设计的要求，排放一定时间后，在距离排放钻孔一定位置施工1个与排放钻孔呈一定角度的观测钻孔3，并在施工观测钻孔过程中每间隔1 m测试一次突出预测指标；④ 通过对测试数据进行分析，得出超前排放钻孔有效影响半径。
瓦斯排放钻孔有效排放半径的考察
水城县阿戛乡大树脚煤矿瓦斯抽放钻孔有效抽放半径的考察记录：总工：矿长：水城县阿戛乡大树脚煤矿二0一三年六月瓦斯抽放钻孔有效抽放半径的考察目前，煤巷掘进工作面防治煤与瓦斯突出措施有：大直径钻孔、超前钻孔、松动爆破、前探支架、水力冲孔等措施。
其中以超前钻孔防突措施工艺最简单，对工人无特殊技术要求，工人易于接受，且无需专用设备，成本低。
因此，这种防突措施在现场得到了广泛采用。
我矿严格执行“四位一体”防突措施，采用φ75mm的超前抽放钻孔，超前钻孔有效抽放半径待确定。
一、现行测定瓦斯抽放钻孔有效抽放半径方法目前，超前瓦斯抽放钻孔有效抽放半径的常用测定方法有：①瓦斯压力降低法；②钻孔瓦斯流量法；③钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法。
二、抽放半径的考察原理目前应用的钻孔瓦斯抽放影响半径的测试方法主要有钻孔测试法和计算机模拟法及二者相结合的方法；在有效性指标的确定上，钻孔实测采用的指标主要有以下三种：压力指标、含量指标、相对压力指标。
计算机模拟法主要应用的指标有瓦斯含量指标和瓦斯压力指标。
以压力作为指标图1 测试钻孔布置示意图瓦斯抽放影响半径和瓦斯抽放有效半径都是以煤层瓦斯压力的下降幅度作为指标的，采用相对瓦斯压力指标，煤层瓦斯抽放半径的确定方法为：首先在煤层打一排测压孔，如图1所示，2、3、4……n 均为测压孔，d2、d3……dn为相邻测压孔之间的距离；并在每个测压孔装上压力表，记录每个测压孔的原始压力，P1、P2、P3……Pn;然后在2号孔一侧打抽放钻孔，1号孔，并进行抽放。
当抽放一定的时间后，观察每个测压孔此时的瓦斯压力，P’1、P’2、P’3……P’n。
根据每个测压孔的原始压力和抽放后的压力，我们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就是钻孔的有效抽放半径。
（1）瓦斯压力稳定之后，进行抽放瓦斯，观察各个观察孔瓦斯变化情况，将瓦斯压力下降稳定压力10％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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
排放钻孔有效半径的简易确定方法
淮南矿业学院卢平
摘要建立了排放钻孔周围煤体瓦斯流动的数学模型,探讨其数值解,并在此基础上分析了钻孔瓦斯涌出规律,提出了根据钻孔瓦斯流量测定简易确定钻孔有效排放半径的方法。
关键词突出危险煤层排放钻孔有效排放半径
东北煤炭技术1996年4月第2期P：36-38
在煤与瓦斯突出矿井中,防止煤与瓦斯突出的局部措施目前仍以排放钻孔为主。
确定钻孔的有效排放半径对正确设计排放钻孔方法、数目具有重要的现实意义,目前现场排放钻孔有效半径确定方法主要有两种:压力法和流量法。
压力法需要在煤层中打测压钻孔,周期长、工程量大且成功率低。
流量法(《防突细则》介绍使用的方法)是在工作面软分层内不同间距打几个流量测量孔(直径42mm),并测定这些钻孔瓦斯涌出量随时间的变化规律。
随后在适当位置打一排放钻孔,根据测定各测量孔内瓦斯涌出量的变化来确定排放钻孔的卸压影响半径。
流量法各孔间距的确定带有一定的经验性,也未考虑排放时间对钻孔有效排放半径的影响(2h测定时间太短),且难以准确确定钻孔有效排放半径。
因此,简单而准确确定钻孔有效排放半径是现场人员非常关心的问题。
1 排放瓦斯钻孔周围煤体瓦斯流动规律
设瓦斯在煤体中的流动符合达西定律,煤层瓦斯含量符合抛物线方程,则由连续性方程可推导出钻孔周围煤体瓦斯流动方程为[1]
对单一自然排放瓦斯钻孔,其初始边界条件:
式中P——瓦斯压力平方,P=p2;
p0,p1——分别为煤层原始瓦斯压力和大气压力, MPa;
r0,rm——分别为钻孔半径和钻孔排放瓦斯半径, m;
λ——煤层透气系数, m2/ (MPa2·d);
a——煤的瓦斯含量系数, m3/(MPa1/2·n3);
t——钻孔排放瓦斯时间, d。
则单位长度煤层钻孔的瓦斯涌出量为
单位长度煤层钻孔总瓦斯涌出量为
式中p(t)为t时刻钻孔周围瓦斯压力分布。
流动方程(1)为非线性抛物型方程,只要基础参数(原始瓦斯压力、瓦斯含量系数、煤层透气系数、钻孔参数)确定,其解是唯一的,但其解析解的求解是困难的。
可利用计算机模拟求其数值解[1]。
图1为给定时间不同透气系数时钻孔周围煤体瓦斯排放模拟结果。
图2为同一煤层透气系数不同排放时间时钻孔周围煤体瓦斯排放模拟结果。
数值模拟和实测结果都表明,钻孔瓦斯的涌出速度随时间的延长而降低。
钻孔累计瓦斯涌出总量随时间的延长而趋于稳定。
煤层透气系数是影响钻孔瓦斯涌出的主要因素,随钻孔排放瓦斯时间的延长,钻孔周围煤体受瓦斯排放的影响范围趋于稳定。
对低透气性煤层,趋于稳定的时间短,影响范围小;对透气性好的煤层,趋于稳定的时间长,影响范围大。
根据数值模拟和实测各时刻的钻孔瓦斯的涌出总量,并且经过数学分析,结果表明,钻孔排放瓦斯总量随时间的变化关系可用下式表示:
式中Q0——钻孔极限排放瓦斯量, m3;
β——钻孔瓦斯流量衰减系数, d-1;
t——钻孔排放瓦斯时间, d。
图3为淮南某矿钻孔瓦斯排放总量随时间的模拟和实测结果比较。
需说明的是,为与实际情况相符合,模拟电算时,将钻孔周围分为两个区,受钻孔影响的卸压区(Ⅰ)和不受影响的原始区(Ⅱ)。
在Ⅱ区内煤层的透气性不变,仍为煤层的原始透气系数,Ⅰ区范围的大小根据实际条件确定:钻孔直径300mm时为600mm (距钻孔中心),直径75mm时为150mm,其余由内插法求出。
Ⅰ区内透气系数的大小根据模拟计算确定为煤层的原始透气系数的5倍(按平均值计)。
由图3可知,按变透气系数计算时,模拟结果和实测结果基本一致,若按原始常透气系数计算,则解算结果比实测结果小得多,说明在计算煤层瓦斯流动时,将透气系数看作是原始常透气系数是不正确的。
2 排放钻孔有效半径的计算方法
排放钻孔有效排放瓦斯半径是指在规定时间内,在该半径范围内的瓦斯压力或瓦斯含量降到安全容许值(一般取瓦斯压力降到1MPa),则
由于r0≤r n,则钻孔的有效排放瓦斯半径可近似按下式计算:
式中L——钻孔中煤层部分长度, m;
X0——煤层原始瓦斯含量,X0=a·
P;
X1——煤层安全容许瓦斯含量,X1=a。
图4为钻孔有效排放半径随时间的变化关系。
由图4及式(5)可知,钻孔有效排放半径随时间的延长而逐渐增大,并存在一个极值,极限有效半径为
煤层的透气性越差r max越小,反之就越大。
3 主要结论
排放钻孔的有效半径是由煤层赋存条件和排放时间决定的。
可由煤层赋存的基础参数通过数值模拟电算确定,也可根据一个预先排放钻孔瓦斯流量的测定,由式(5)计算确定,从而可节省大量的时间和工程量,而且简单易行。
参考文献
1 卢平.煤层瓦斯流动的电算模拟.淮南矿业学院学报,199
2 (1).
2 俞启香编著.矿井瓦斯防治(第1版).徐州:中国矿业大学出版社, 1992.。