低透气性煤层高压水力增透预抽煤层瓦斯技术的应用

对 白沙矿区具体的地 质情况、煤层的差异以及瓦斯赋存的
具 体情况 ，采取的不 同抽采技术 ，主要有以下五类：水力 切割、深孔控制爆破技术、旋转水力扩孔技术、密集长钻 孔技术 、网格式穿层钻孔技术。 目前白沙矿 区抽放瓦斯采 用 的主 要 方法 是 开采 层 瓦斯 抽采 和 邻近 层 瓦斯 抽 采两 个种 类。前面三类属于探索性的抽采 ，后面两类 （ 密集长钻孔
和径向这两个方向上分别产生对应的动 力分量 ，另外还会 产 生 切 向的速 度 ，旋 转 射流 就 因此 形 成 了 。旋 转 水 力扩 孔
技 术 主要 是通 过 旋转 射 流的 原 理将 钻 孔 的直径 进 行 扩大 ， 以此 来增 加钻 孔 煤 层泄露 瓦 斯 的面 积 ，实现增 加 抵 御应 力 的 作 用 。旋转 水 力扩 孔 技术 可 以增 加 生产 层面 上 钻 孔排 除
王 双 开
摘 要
在煤矿 开采过程 中，瓦斯 的泄漏 以及爆炸从 古至今 都是造成煤矿 安 全事 故的
主要原 因。特别是 到 了最近 几年 ，随着我 国采煤技 术的不 断发展 以及煤矿开
Байду номын сангаас
采深度 的不 断增加 ，开 采煤层 的透 气性却逐渐 降低 ，这直 接 降低 了煤矿 瓦斯 的抽 采效率 。本文作者在 自身 多年 的工作 经历基础 上 ，针对 白沙矿 区及工作 过 的单位探 讨 了如何 在低透 气性煤层开展 瓦斯抽 采技 术 ，希 望给 相 关领 域 的 研 究者和工作者提供参 考和借 鉴。 关键词
一
煤矿井下 抽采技 术概述
目前 ，从 我 国矿 区 的煤 层来 说 ，绝大 部 分都 属 于低 透 气 性 的煤 层 ，这 直接 给 瓦 斯 的抽 采 工作 以及 利 用带 来 了严

影响 煤层 渗透 性 的主 要 因 素有 ： 的孔 隙结 构 、 的 煤 煤 裂隙、 地应 力 和煤 的水 分 等 。在 承受 载荷 时 ， 中裂 煤 隙及 孔 隙缩小 和 闭合 ， 致 煤 的瓦 斯 渗 透性 降低 ； 导 反
图 １ 水 力 割 缝 卸 压 瓦斯 不 意 图
之， 对煤层进行卸压 ， 裂隙和孔隙将张开扩大 ， 煤体伸
我 国煤 矿 ９ ％ 是 井 工 生 产 ， 层 赋 存 条 件 变 化 ０ 煤
复杂 ， 中 ， 约 ５ ％ 的矿井 属 于高 瓦 斯 和煤 与 瓦 斯 其 有 １
突 出矿井 ， 随着煤 矿采 深 的不断加 大 ， 而 瓦斯爆 炸 、 瓦
内采 用高 压水 射流对 钻孔 内壁 进行 水力 切割 ， 从而 起 到增加煤 层裂 隙数 ， 大 瓦 斯 渗 透 率 ， 高 瓦斯 卸 压 增 提
两 侧喷射 高压 水射 流 ， 内壁 两侧 喷射 切割 出 ２条缝 在 槽 ， 到提高 煤层 卸压 范 围的 目的 。煤 层 钻孔水 力割 达
缝 示 意图见 图 ２ 。
水力 割缝 法 的工作 原 理 是 在 煤 层 瓦 斯卸 压 钻 孔
收 稿 日期 ：０２— ２— ７ ２ １ ０ ２
作者简 介： 李志刚 （９ ７ ） 男 ， １８ 一 ， 宁夏 固原人 ，０ ０年毕业于华北科技学院 ， ２１ 助理工程师， 主要从事采煤技术工作
前， 煤矿 为 了消除或 减少 瓦斯 灾 害对矿 井安 全生 产带 来 的威胁 ， 常利 用 人 工卸 压 的方 式 ， 用 机 械设 备 常 使 和 专用 巷道 、 孔 抽 采 从 煤 层 中卸 压 释 放 出 来 的 瓦 钻 斯， 并将 其 做 为 原 料 和燃 料 加 以 利 用 ， 变 害 为 利 ” “ 、 “ 变废 为宝 ” 即煤 层 瓦斯 抽 采 。然 而 ， 国煤 层 瓦斯 ， 我 赋 存具 有微 孔 隙 、 低渗 透 率 、 吸 附的特 征 ， 瓦斯抽 高 给

浅谈高瓦斯低透气性煤层增透技术摘要：煤体透气性的影响因素主要有地应力、瓦斯力、孔隙裂隙结构等因素。

为了增加煤层的透气性系数，国内外的许多研究人员从改变应力状态、卸压、增加孔裂隙发育程度等方面进行了不少探索，目前高瓦斯低透气性煤层增透技术大致有如下几种。

关键词：采动卸压；保护层；气爆；水力割缝1 高瓦斯低透气性煤层增透传统技术1.1 采动卸压增透技术采动卸压增透技术主要是指利用临近煤层或临近区域开采、保护层开采，使本区域煤岩体或位于被保护层上、下层位的煤岩体受到采动的影响，煤岩体中应力应变状态和瓦斯压力参数发生变化，使煤体的渗透系数、煤体内瓦斯渗流速度、瓦斯涌出量剧增，导致瓦斯解吸，在孔裂隙中扩散渗流，从而为瓦斯抽采提供有利条件。

保护层开采结合被保护层卸压瓦斯抽采已成为优先采用的区域性瓦斯治理技术。

另外还有利用采空区卸压增透，其原理都是煤体受采动扰动，造成应力重新分布，卸压，以达到增透的效果。

1.2 钻孔或造穴增透技术利用钻孔等方法使煤岩体的某些区域形成一定的空洞，从而改变煤体应力状态，造成媒体内裂隙、孔隙的重新分布，使原有裂隙扩大、贯通或形成新的裂缝，以此提高媒体的透气性系数。

比较传统的方法有钻孔卸压增透法，各项研究或工程实践根据实际开采和地质情况，采用不同的布孔方式，常采用的是密集布孔、网格式抽采、立体交叉、斜交与垂直工作面结合等方法，各大科研机构和工程技术人员也进行了较为广泛的研究。

余长林提出对于单一低透气性、高瓦斯煤层，采用斜交和垂直工作面布孔方式，经实践证明可以达到增透，提高抽采率的效果。

目前的研究和应用主要集中在各种布孔方式、不同孔径孔深、不同密集程度等的联合使用上。

另外，在钻孔的基础上进行掏穴或者称为造穴，通过二次扩孔的过程，对周围媒体进行再一次扰动，加大了煤体的膨胀变形，使卸压更加充分，从而使透气性进一步加大，增透效果更加显著。

蔡如法等在底板巷穿层钻孔中进行了掏穴增透强化抽采技术试验。

２ ． ３ 抽 放巷 的布 置
煤在二 煤下部 ， 相距 ２ ０ ｍ 。 为了安全回采二 煤层 ， 消除二 煤层 的突出危险 ， 矿决定将一 ， 煤
一
抽放巷 布 置在一 煤和 二 煤层 中间 ， 距 离上 下煤 层为 １ ０ ｍ， 抽放 巷 断面为 高ｘ 宽＝ ３ ｍ ｘ ３ ｍ， 每
钻孑 Ｌ 形成 的扇形平 面与工作 面走 向方 向垂 直相 交 。钻孔直 径 为 １ ２ ０ ｍ ｍ， 钻孔 终孔 点形 成 的连线
要 将 上部 二。 煤 层工 作面 全部包 括 。
２ 两层 煤 工 作面 巷道 及 瓦斯 抽 放巷 道 的 布置
２ ． １ 一 煤 工作 面巷 道布 置
顶板 ５ ｍ， 钻孑 Ｌ 终孔 点沿 二 煤工 作面倾 斜方 向均 匀布 置 ， 钻孔 终 孔距 离为 ２ ０ ｍ， 钻 孔 呈扇 形 布置 ，
通过开采解放层 ， 使得被解放层透气性增加 ，
将 不 易抽 采煤 层变 为容 易抽 出煤 层 。开采 解放 层 的 同 时要 根据 瓦斯 涌 出量 的规 律及 时进 行 抽 采 ， 可 以降低被 解放 层 内 的瓦斯含 量 ， 减小 瓦斯 压 力 ， 从 根本 上 消除 了煤层 的突 出危 险性 。
锚杆 间排 距为 １ ． ０ ｍｘ １ ． ０ ｍ。 ２ ． ２ 二 煤 工作 面巷 道布 置
１ 概
况
金 岭煤 矿是郑 州 市磴槽 企业 集 团下 属 的一个 煤 矿 企业 ， 井 田走 向 ４ ． ５ ｋ ｍ， 倾斜宽 ２ ． １ ｋ ｍ， 面积 ９ ． ４ ５ ｋ ｍ ２ ， 井 田可 采储 量 ０ ． ５ ３亿 ｔ ， 矿井 采 用斜 井 、
３ 瓦斯抽 采 系统
３ ． １ 地面 建立 瓦斯抽 放 泵站