综放采空区千米钻孔与高位钻孔抽采方法对比分析及优化

发布时间：2019-08-26 12:51

【摘要】：以余吾煤业N1102综放面为例,通过考察高位钻场与千米钻场两种抽采方法下瓦斯纯流量、瓦斯浓度、抽采总纯量与工作面累积日进尺的关系,得出千米钻场抽采纯量仅为高位钻场的一半,分析其原因,并提出了改进打钻设备及封孔工艺、采用注水法结合UDEC数值模拟法准确确定裂隙带高度、在单个千米钻孔内开出多条分支、提高抽采负压等优化方法。
【图文】：

图３两种钻孔瓦斯抽采纯量对比图图４两种钻孔瓦斯抽采浓度对比图图５两种钻孔抽采总量与日产量关系图由图３、图４和图５可以得出：（１）在回采工作面开始回采的初期，采空区上方的顶板没有完全垮落，导致此段裂隙带发育不充分，瓦斯向上运移的裂隙通道未完全形成，高位钻孔和千米钻孔的瓦斯浓度和瓦斯抽出量均较低。（２）随着工作面的推进，经过初次老顶来压，采空区顶板塌冒完全，顶板裂隙通道充分发育，采空区瓦斯抽采量明显增加，逐步超过工作面风排瓦斯量，降低了工作面风排瓦斯压力。（３）回采工作面日进尺越大，日产量越高，采空区遗煤越多，对应的采空区瓦斯涌出量越大，使得瓦斯抽采量也越大。当其他条件一定时，工作面回采速度与采空区瓦斯涌出量呈正比关系。（４）由图４可知，高位钻场的抽采浓度总体上忽高忽低，没有千米钻场稳定。千米钻场控制区域较大，而高位钻场则需要多次抽采衔接，在其抽采衔接过程中，靠近工作面的钻场钻孔高度已经位于采空区上方的冒落带，易与工作面形成串风，致使高位钻场整体抽采浓度不稳定。（５）千米钻孔单孔瓦斯抽采纯量高于高位钻孔，但是千米钻场瓦斯抽采总纯量还不到高位钻场的一半。其原因为千米钻孔的数量少，孔身长，钻进过程中遇到软煤或软质岩层时，容易塌孔，直接影响整体抽采效果；由于千米钻孔大部分孔身位于采空区裂隙带，故裂隙带高度的确定很关键；千米钻场的抽采负压偏低，，平均为９ｋＰａ，不能抽出大量瓦斯。３．２两种裂隙带钻孔的优化措施针对两种裂隙带钻孔的软煤成孔难、终孔位置难确定和孔口抽采负压低的问题提出相应优化措施：在软煤钻进时采用三棱钻杆，并在钻进过程采用下套管技术防止塌

图３两种钻孔瓦斯抽采纯量对比图图４两种钻孔瓦斯抽采浓度对比图图５两种钻孔抽采总量与日产量关系图由图３、图４和图５可以得出：（１）在回采工作面开始回采的初期，采空区上方的顶板没有完全垮落，导致此段裂隙带发育不充分，瓦斯向上运移的裂隙通道未完全形成，高位钻孔和千米钻孔的瓦斯浓度和瓦斯抽出量均较低。（２）随着工作面的推进，经过初次老顶来压，采空区顶板塌冒完全，顶板裂隙通道充分发育，采空区瓦斯抽采量明显增加，逐步超过工作面风排瓦斯量，降低了工作面风排瓦斯压力。（３）回采工作面日进尺越大，日产量越高，采空区遗煤越多，对应的采空区瓦斯涌出量越大，使得瓦斯抽采量也越大。当其他条件一定时，工作面回采速度与采空区瓦斯涌出量呈正比关系。（４）由图４可知，高位钻场的抽采浓度总体上忽高忽低，没有千米钻场稳定。千米钻场控制区域较大，而高位钻场则需要多次抽采衔接，在其抽采衔接过程中，靠近工作面的钻场钻孔高度已经位于采空区上方的冒落带，易与工作面形成串风，致使高位钻场整体抽采浓度不稳定。（５）千米钻孔单孔瓦斯抽采纯量高于高位钻孔，但是千米钻场瓦斯抽采总纯量还不到高位钻场的一半。其原因为千米钻孔的数量少，孔身长，钻进过程中遇到软煤或软质岩层时，容易塌孔，直接影响整体抽采效果；由于千米钻孔大部分孔身位于采空区裂隙带，故裂隙带高度的确定很关键；千米钻场的抽采负压偏低，平均为９ｋＰａ，不能抽出大量瓦斯。３．２两种裂隙带钻孔的优化措施针对两种裂隙带钻孔的软煤成孔难、终孔位置难确定和孔口抽采负压低的问题提出相应优化措施：在软煤钻进时采用三棱钻杆，并在钻进过程采用下套管技术防止塌
【作者单位】： 中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院;潞安集团余吾煤业有限责任公司;
【基金】：国家自然科学基金项目(51274205)
【分类号】：TD712.6

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号：2529309