高位钻孔瓦斯抽采参数优化技术
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从工作面开采倾向分带来看，可将其分为进风 侧离层裂隙区、压实区及回风侧离层裂隙区［10 － 11］。
技术·创新
（ 2012 － 11）
·65·
因此，高位钻孔必须布置在采动裂隙发育的回风侧 离层裂隙区内，并保证钻孔有较高的利用率、较大的 抽采影响范围，才能取得较高的瓦斯抽采率，获得良 好的抽采效果。 2 高位钻孔布置最佳区域判定
随着近几年矿井开采条件的变化，煤层开采深 度加大、地质构造更加复杂、瓦斯压力变大，高位钻 孔出现抽采效果不稳定、钻场接替时瓦斯超限时有 发生、抽采瓦斯浓度低不利于瓦斯利用、新矿井无设 计参考等诸多问题，严重影响了高位钻孔瓦斯抽采 效率，制约了矿井的安全开采。
1 高位钻孔抽采瓦斯的渗流特性
煤层开采后，从工作面上覆岩层竖向分区来看， 冒落带随采随冒，而裂隙带又划分为严重裂隙带、一
Coal Resources and Safe Mining，Xuzhou 221008，China) Abstract: To ensure the steadiness and high efficiency of gas drainage，the resemble simulation and numerical simulation test are adopted to study the distribution characteristics of overlying strata mining fissure field and gas field on the process of cross pitch mining and cross dip mining for coal seam． The distribution characteristics of mining fissure around goaf is identified and the roof caving range is divided into three regions along the working face，it determines the best area of high level boreholes． On this basis，it establishes the optimized design process and system for high level boreholes，obtains the parameters determining methods by the theoretical analysis． Key words: high level boreholes; gas drainage; mining fissure field; the best area; simulation test
基金项目： 中国矿业大学青年科研基金资助项目（ 2009A006 ） ； 国家 自然科学基金资助项目（ 50474067）
般裂隙带 和 微 小 裂 隙 带［7］。 微 小 裂 隙 带 位 于 裂 隙 带上部，由于竖向破断裂隙不发育，只有少量的高浓 度瓦斯聚集于此； 严重裂隙带和一般裂隙带位于裂 隙带中下部，离层裂隙与竖向破断裂隙相互连通，成 为了瓦斯聚集和流动的主要通道，该区域也是大量 高浓度瓦斯的聚集区［8 － 9］。因此，将高位钻孔终孔 布置在上覆岩层裂隙带的中下部，抽采采空区瓦斯 和上邻近层瓦斯，能够到达最佳的瓦斯抽采效果。
·64·
（ 第 43 卷第 11 期）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
技术·创新
高位钻孔瓦斯抽采参数优化技术
杨永良1 ，李增华1 ，侯世松2 ，刘 震1 ，马冬娟1
( 1． 中国矿业大学 安全工程学院，江苏 徐州 221116; 2． 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏 徐州 221116)
摘 要： 为确保高位钻孔稳定高效抽采瓦斯，采用相似模拟试验和数值模拟研究了煤层走向开采
中图分类号： TD712 + ． 6
文献标志码： B 文章编号： 1003 － 496X( 2012) 11 － 0064 － 04
Optimized Technology of High Level Boreholes Gas Drainage Parameters
YANG Yong － liang1 ，LI Zeng － hua1 ，HOU Shi － song2 ，LIU Zhen1 ，MA Dong － juan1 ( 1． School of Safety Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008，China; 2． State Key Laboratory of
20 世纪 80 年代，我国就开始采用高位钻孔治 理工作面采空区瓦斯，首先在平顶山、淮南等矿区进 行了应用。高位钻孔参数是影响瓦斯抽采效果的主 要因素［1 － 2］，以往钻孔参数的设计的方法主要有参 考邻近矿井法、经验公式法及理论计算“竖三 带” 法［3 － 6］，这些方法均是通过现场经验或传统摸索的 方法进行高位钻孔设计，取得了较好的应用效果。
从工作面开采走向分带来看，断裂离层区上覆 岩层裂隙最为发育，煤壁支撑影响区次之，而重新压 实区围岩破碎提高了围岩透气性，但上覆岩层裂隙 不发育。因此，高位钻孔在断裂离层区瓦斯抽采效 果最佳； 同时，通过分析可知，当工作面推进至高位 钻场附近时，本钻场的抽采钻孔由于钻孔层位较低， 抽采效果较差，这时就需要下一个钻孔来接茬抽采， 钻孔终孔走向最佳位置为煤壁支撑影响区与离层区 交界处。由此可以得出各钻场钻孔的最佳压茬距离 应不小于煤壁支撑影响区宽度。
和倾向开采过程中上覆岩层采动裂隙场、瓦斯场分布特征，查明了在采空区四周采动裂隙发育的
分布特征，沿工作面分别将顶板垮落范围划分为 3 个区域，从而确定了高位钻孔最佳区域。在此
基础上，建立了高位钻孔优化设计的流程及体系，通过理论分析得出各参数的确定方法。
关键词： 高位钻孔; 瓦斯抽采; 采动裂隙带; 最佳区域; 模拟试验
技术·创新
（ 2012 － 11）
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因此，高位钻孔必须布置在采动裂隙发育的回风侧 离层裂隙区内，并保证钻孔有较高的利用率、较大的 抽采影响范围，才能取得较高的瓦斯抽采率，获得良 好的抽采效果。 2 高位钻孔布置最佳区域判定
随着近几年矿井开采条件的变化，煤层开采深 度加大、地质构造更加复杂、瓦斯压力变大，高位钻 孔出现抽采效果不稳定、钻场接替时瓦斯超限时有 发生、抽采瓦斯浓度低不利于瓦斯利用、新矿井无设 计参考等诸多问题，严重影响了高位钻孔瓦斯抽采 效率，制约了矿井的安全开采。
1 高位钻孔抽采瓦斯的渗流特性
煤层开采后，从工作面上覆岩层竖向分区来看， 冒落带随采随冒，而裂隙带又划分为严重裂隙带、一
Coal Resources and Safe Mining，Xuzhou 221008，China) Abstract: To ensure the steadiness and high efficiency of gas drainage，the resemble simulation and numerical simulation test are adopted to study the distribution characteristics of overlying strata mining fissure field and gas field on the process of cross pitch mining and cross dip mining for coal seam． The distribution characteristics of mining fissure around goaf is identified and the roof caving range is divided into three regions along the working face，it determines the best area of high level boreholes． On this basis，it establishes the optimized design process and system for high level boreholes，obtains the parameters determining methods by the theoretical analysis． Key words: high level boreholes; gas drainage; mining fissure field; the best area; simulation test
基金项目： 中国矿业大学青年科研基金资助项目（ 2009A006 ） ； 国家 自然科学基金资助项目（ 50474067）
般裂隙带 和 微 小 裂 隙 带［7］。 微 小 裂 隙 带 位 于 裂 隙 带上部，由于竖向破断裂隙不发育，只有少量的高浓 度瓦斯聚集于此； 严重裂隙带和一般裂隙带位于裂 隙带中下部，离层裂隙与竖向破断裂隙相互连通，成 为了瓦斯聚集和流动的主要通道，该区域也是大量 高浓度瓦斯的聚集区［8 － 9］。因此，将高位钻孔终孔 布置在上覆岩层裂隙带的中下部，抽采采空区瓦斯 和上邻近层瓦斯，能够到达最佳的瓦斯抽采效果。
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（ 第 43 卷第 11 期）
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高位钻孔瓦斯抽采参数优化技术
杨永良1 ，李增华1 ，侯世松2 ，刘 震1 ，马冬娟1
( 1． 中国矿业大学 安全工程学院，江苏 徐州 221116; 2． 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏 徐州 221116)
摘 要： 为确保高位钻孔稳定高效抽采瓦斯，采用相似模拟试验和数值模拟研究了煤层走向开采
中图分类号： TD712 + ． 6
文献标志码： B 文章编号： 1003 － 496X( 2012) 11 － 0064 － 04
Optimized Technology of High Level Boreholes Gas Drainage Parameters
YANG Yong － liang1 ，LI Zeng － hua1 ，HOU Shi － song2 ，LIU Zhen1 ，MA Dong － juan1 ( 1． School of Safety Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008，China; 2． State Key Laboratory of
20 世纪 80 年代，我国就开始采用高位钻孔治 理工作面采空区瓦斯，首先在平顶山、淮南等矿区进 行了应用。高位钻孔参数是影响瓦斯抽采效果的主 要因素［1 － 2］，以往钻孔参数的设计的方法主要有参 考邻近矿井法、经验公式法及理论计算“竖三 带” 法［3 － 6］，这些方法均是通过现场经验或传统摸索的 方法进行高位钻孔设计，取得了较好的应用效果。
从工作面开采走向分带来看，断裂离层区上覆 岩层裂隙最为发育，煤壁支撑影响区次之，而重新压 实区围岩破碎提高了围岩透气性，但上覆岩层裂隙 不发育。因此，高位钻孔在断裂离层区瓦斯抽采效 果最佳； 同时，通过分析可知，当工作面推进至高位 钻场附近时，本钻场的抽采钻孔由于钻孔层位较低， 抽采效果较差，这时就需要下一个钻孔来接茬抽采， 钻孔终孔走向最佳位置为煤壁支撑影响区与离层区 交界处。由此可以得出各钻场钻孔的最佳压茬距离 应不小于煤壁支撑影响区宽度。
和倾向开采过程中上覆岩层采动裂隙场、瓦斯场分布特征，查明了在采空区四周采动裂隙发育的
分布特征，沿工作面分别将顶板垮落范围划分为 3 个区域，从而确定了高位钻孔最佳区域。在此
基础上，建立了高位钻孔优化设计的流程及体系，通过理论分析得出各参数的确定方法。
关键词： 高位钻孔; 瓦斯抽采; 采动裂隙带; 最佳区域; 模拟试验