高位钻孔采空区瓦斯高效抽采技术

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1、万方数据·26·露天采矿技术2013年第3期重雷固高位钻孑L采空区瓦斯高效抽采技术武振虎1，强峰2，赵武强2(1．陕西省政府煤矿瓦斯治理驻韩城督导组。陕西韩城715400；2．陕西陕煤韩城矿业有限公司，陕西韩城71540)摘要：为了有效治理采空区上隅角瓦斯超限，提出了通过高位钻孔抽采采空区瓦斯的技术，并通过研究采空区三带高度的划分，给出了钻场和钻孔的优化布置方案，在韩城矿业有限公司的现场试验效果显著。关键词：高住钻孔；瓦斯；上隅角中图分类号：TD712+623文献标识码：B文章编号：1671—981

2、6(2013)03—0026—03我国为瓦斯灾害最严重的国家之一【1‘21。煤层回采之后，邻近层瓦斯将进人工作面采空区内赋存，并会在工作面正常通风的影响下向上隅角方向流动，导致上隅角瓦斯超限【3羽。同时在工作面正常来压期间，由于顶板的回旋断裂，挤压采空区，使得部分瓦斯瞬间向工作面空间流动，造成瓦斯超限，因此必须对采空区内的瓦斯进行有效抽采[7。钔。通过钻孑L进行瓦斯抽采为最有效、最常用的技术措施之一。但是抽采钻孔如何布置必须遵循一定的原贝1][10l，确保瓦斯高浓度抽采。本文将根据采空区“三带”划分

3、来确定瓦斯抽采钻孔的布置。2采空区“三带”高度的确定及其对瓦斯赋存影响采空区上方“三带”高度尤其是冒落带和裂隙带的高度直接影响到钻场的高度、钻孔的布置位置，因此借助矿压基本理论确定出冒落带和裂隙带的高度和范围具有十分重要的意义。冒落带是由顶板下位岩层垮落后形成的，下位岩层垮落后的块体呈现杂乱无章地自由堆积状态，此时相对处于下部的冒落岩块打破了原有的层位关系；而上位岩层则以稍大的块度断裂，垮落岩块在采空区基本保持一定层位排序。裂隙带位于冒落带的上方，岩层垮落主要是由于岩层受节理裂隙的切割，在自重压力作

4、用下内部裂隙张开，造成整体结构破坏而形成的。冒落带、裂隙带和弯曲下沉带的高度确定方法如下：收稿日期：2012—09—24作者简介：武振虎(1973一)，男，陕西大荔人，陕西省政府煤矿瓦斯治理驻韩城督导组组长，主要从事矿井瓦斯灾害防治和管理工作。1)冒落带：冒落带高度日。按下式计算：Hl=M／[(K一1)COSOt】(1)式中：H。一沿煤层法线方向冒落带的高度，m；胁一开采层厚度，m；K一冒落带岩石膨胀系数；0【一煤层倾角。岩石的膨胀系数是岩石破碎后处于松散状态下的体积与破碎前处于整体状态下的体积之比

5、，应通过实测获得，如无实测值，部分岩体可参考表l。表1煤矿中常见岩石膨胀系数值岩石名称碎胀系数K粘土页岩砂质页岩硬砂岩1．41．6～1．81．5_1．82)裂隙带：位于冒落带之上，裂隙带下位岩层断裂后，岩块是朝采空区方向错动下沉，并在水平力的挤压下，形成绞接梁式的平衡。裂隙带与冒落带是以断裂后的岩块能否形成绞接梁的岩层为界。在垂直方向上距冒落带越远，裂隙越小；沿工作面水平方向由阶段煤柱向工作面中部裂隙越来越发育；沿采空区方向裂隙带裂隙发育程度由小_+大_+小。抽采钻孔在裂隙带中的终孔位置、高抽巷在裂

6、隙带中的布置参数应根据瓦斯涌肼出量而定。裂隙带高度：H2=100刎(撕+3)+6(2)式中：现一裂隙带沿煤层法线方向上的高度，m；胁一开采煤层厚度，m。裂隙带的下沉量随着高度的增加而减小，随着向采空区深部距离增加而增加，最后趋于稳定。因此大倾角钻孔，终孔位置在裂隙带上部，施工透采空区裂隙带钻孔不会因顶板下沉受到较大影响。3)弯曲下沉带：位于裂隙带的上方，缓沉带的岩层在采场推进很长一段距离后才会开始运动，其运重雷圜万方数据、露天采矿技术2013年笫3期·27·动缓慢，运动结束后在推进方向上形成的裂隙，

7、无论在数量上还是在深度上都比裂隙带少和小。缓沉带运动的最终结果是在地表形成沉降盆地。如果在弯曲下沉带下部施工钻孔，能抽出浓度较高的瓦斯，但由于裂隙不发育，抽采阻力大，抽采量不会很大。3采空区瓦斯抽采技术及主要参数确定高位钻场抽采瓦斯技术，是指利用采场上覆岩层活动规律和采空区瓦斯运移积聚规律，沿着工作面上巷或下巷，在工作面前方每隔一定的距离斜向预采煤体顶板开掘一个钻场，并在工作面采空区顶板裂隙带范围内布置钻孔，用来抽采采空区内的瓦斯，以防止采空区瓦斯涌人工作面而造成瓦斯超限的抽采技术，如图l所示。方向

8、上“扇状”布置，而后根据抽采效果来筛选，直接造成钻孔利用率低，钻进工程量增加，故建议在具体应用时采用现场观测”三带”的方法来确定顶板岩层的移动情况，以最终确定钻孔距离煤层的距离。4)钻孔布置形式。钻场中钻孔的布置采用双斜布置，即沿铅垂方向和水平上在裂隙带内均根据顶板裂隙带的分布状态来确定，参见图1。5)钻孔技术参数确定。瓦斯抽采中钻孔直径和长度、钻孔数量和间距、抽采负压和抽采时间等技术参数，要根据煤层的厚度和采高、瓦斯含量和压力、工作面推进速度和采空区管理方式、孔隙体