开采层顺层钻孔瓦斯抽采技术

2991 概况阳煤五矿回采3#煤层，该矿井属于煤与瓦斯突出矿井。

试验工作面东侧为本矿工作面采空区，西侧为矿界煤柱，北侧为矿界煤柱，南侧为轨道运输大巷。

该采煤工作面共计施工5条巷道，东侧为工作面胶带运输巷，西侧为工作面回风巷，巷道断面均为矩形。

2 抽放系统根据该矿的瓦斯治理模式以及瓦斯治理经验，在该工作面已施工的巷道内安装377mm和219mm的抽放管路，并在抽采管路上安装瓦斯抽采计量装置，并每500m施工接地极，确保接地可靠。

在巷道内靠工作面侧布置钻场，钻场内每班检查瓦斯，确保钻场内瓦斯不积聚。

在钻场内向工作面施工顺层钻孔，预抽工作面瓦斯。

设计每个钻场共施工14个顺层钻孔，钻孔终孔点距离5-7m，钻孔设计长度50-360m，钻头直径96mm，采用“两堵一注”式封孔方式，封孔深度9m。

抽采系统需加强管理：钻孔施工过程中确保定位准确，减少钻孔交叉，并加快钻孔施工进度，增加钻孔预抽时间。

钻孔施工完毕后及时连抽，减少钻孔内的瓦斯向巷道内释放，降低巷道瓦斯浓度。

每天需对抽采钻孔和抽采系统进行检查，发现封联孔漏气现场及时处理。

定期对钻孔参数进行测量，针对钻孔浓度、压力等参数异常的钻孔需及时处理，确保每个钻孔抽采参数符合要求。

钻孔参数需及时填写在现场管理牌上，并由管理人员对抽采参数随机抽查，确保抽采参数真实有效。

3 区域措施效果检验3.1 评价单元划分根据《瓦斯抽采达标评判暂行规定》要求，煤与瓦斯突出工作面作业前需对瓦斯抽采效果进行评价，确保钻孔施工长度、钻孔均匀程度、钻孔覆盖范围等符合要求。

根据要求并结合工作面实际情况，该工作面共划分为三个评价单元。

第一个评价单元：从工作面切眼至620m为第一评价单元，该单元内钻孔设计间距5~7m，钻孔实际施工间距小于设计间距，符合设计要求，且钻孔覆盖范围也符合要求。

该单元内顺层钻孔开始抽采时间为：2014年10月9日；顺层钻孔完工抽采实践为2015年3月22日；顺层钻孔控制抽采实践：2016年9月30日；顺层钻孔效果评价实践：2017年5月31日。

(b)
倾斜高抽巷抽采上邻近层瓦斯方法
进风巷
轨
回
道 下
风 下
8108综放工作面
切 巷
山
山
回风巷
尾巷 (a)
裂隙带
倾向高抽巷
冒落带 (b)
回风巷 尾巷
下向孔抽采下邻近层瓦斯方法
3号层
尾巷
4号层
5号层
工作面回风巷
上向孔抽采下邻近层瓦斯方法
钻孔
A
A
2022 （4022）
8号煤层 9号煤层
12号煤层
A--A
8.顶煤专用巷与埋（插）管相结合抽采采空区瓦斯方法
9.钻孔抽采老空区瓦斯方法
10.密闭插管抽采老采空区瓦斯方法
11.上隅角工作面瓦斯抽采方法
从回风巷布孔抽采卸压带、冒落带瓦斯方法
钻孔
钻场
回风巷
工作面
进风巷
从回风巷抬高钻场布孔抽采卸压带、冒落带 瓦斯方法
A
B
B
A-A
A
B-B
密闭回风巷横贯插管抽采采空区积聚瓦斯方法
① 尽可能利用开采巷道抽采瓦斯，必要时可设专用抽采瓦斯巷道； ② 适应煤层的赋存条件及开采技术条件； ③ 有利于提高瓦斯抽采率； ④ 抽采效果好，抽采的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求； ⑤ 尽量采用综合抽采； ⑥ 抽采瓦斯工程系统简单，有利于维护和安全生产，建设投资省，抽采
成本低。
二 瓦斯抽采方法
目录
➢瓦斯基本知识 ➢瓦斯抽采方法 ➢钻场孔设计与施工 ➢瓦斯抽采新工艺新装备
一 瓦斯基本知识
瓦斯的性质
➢含气体义的：总井称下；以煤甲矿烷术（语C中H4可）专为指主甲的烷有。毒有害 ➢甲烷无色、无臭。 ➢瓦斯爆炸范围：4%≤CH4%≤16%。 ➢井下气体的成分：氧气、氮气、二氧化碳、

进风巷
11#煤层
回风巷 保护层
淮南矿业集团上保护层及 被保护层瓦斯治理方法
进风巷
顶板高位抽放巷
回风巷
保护层
尾巷
被保护层
进风巷
回风巷 卸压瓦斯抽放钻孔
底板瓦斯抽放巷
阳泉上邻近层卸压瓦斯抽采系统
进风平硐
顶板倾 斜钻孔
顶板倾 斜钻孔
顶板倾 斜钻孔
储瓦斯罐 瓦斯管 瓦斯
泵房 安全 出口
瓦斯管
阳泉上邻近层卸压瓦斯抽采方法
死亡人数 产量
25
23.25
6877
7016
6995
20
6000
4000 4826
4805
4942
13.74 9.99
15
4746
10
2000
5
4.83
0 1976
1981
1986 1991 1996 时间/年
2001
0 2006
全国煤矿百万吨死亡率
5.87 5.53
3.85
3.08
2.77 2.81
收
作
线
机巷
边
界 回 风 上 山
运 轨人 回 输 道行 风 上 上上 上 山 山山 山
上区段机巷 40m
风巷
80m 10m
岩石轨道巷 联络巷
联络石门 岩石集中巷
20m 机巷
8煤层
9煤层
淮南谢桥矿采动区域地面钻井法抽卸压瓦斯方法
井壁结构
地面钻井示意图
单井瓦斯抽采量可达10～25m3/min，抽采 浓度为60～95%，抽采半径超过200m
1.94 2.04 1.98
全国煤矿 乡镇煤矿 国有地方 国有重点

瓦斯抽采技术管理规范1 范围本规范规定了赵庄煤业抽放方面的有关技术要求。

本规范适用于赵庄煤业抽放技术方面的各项工作。

2 规范引用文件煤矿安全规程AQ1028-2006 煤矿井工开采通风技术条件AQ1026-2006 煤矿瓦斯抽采基本指标矿井瓦斯抽放管理规范矿井通风安全质量标准化标准及考核评分办法晋城煤业集团瓦斯治理技术管理规定晋城煤业集团“一通三防”管理规定晋城煤业集团矿井“一通三防”安全技术文件审批制度3 抽放设计原则及内容3.1 抽放设计原则3.1.1 在矿井设计和盘区设计中必须从抽、掘、采工程实现正常衔接入手, 根据煤层瓦斯含量、瓦斯压力、透气性系统等参数, 留足时间和空间,确保提前预抽瓦斯。

抽放瓦斯设计应与矿井开采设计紧密结合, 合理安排抽放、掘进、回采三者之间的衔接关系, 保证有足够的抽放时间, 提高抽放效果。

3.1.2 瓦斯抽采设计要明确钻孔位置、方位、倾角、长度、孔径、钻孔间距、计量装置安设数量等参数。

设计应明确钻孔及支管的联接方式, 除单孔孔口必须设置测瓦斯装置外, 专门抽采瓦斯钻场在钻孔集中接入支管前和每个采掘工作面抽采管路并入盘区管路前必须设置抽采瓦斯参数测量装置, 联接钻孔的蛇形管应保持横平竖直。

系统联接中必须保证在放水过程中钻孔仍能进行正常抽采。

3.1.3 矿井采掘作业前必须确保煤层瓦斯含量降到8m3/t 以下, 基本消除煤与瓦斯突出危险性。

同时, 高瓦斯矿井采煤工作面回采前,所有抽放钻孔施工完毕后留足一定的抽放时间。

3.1.4 瓦斯抽采本着“多打孔, 严封闭,综合抽”的原则,进行设计、施工、管理,确保抽采系统稳定运行, 提高抽采效果。

3.2 抽放内容3.2.1 工作面（或抽放地点）概况:包括工作面（或抽放地点）煤层赋存条件、抽放区域划定, 抽放区域煤炭储量、巷道布置、采煤方法及通风状况等内容。

3.2.2 瓦斯基础数据: 包括邻近区域瓦斯涌出量, 抽放区域煤层瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯储量及可抽量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量及其衰减系数等内容。

瓦斯抽采技术标准一、瓦斯抽采钻孔施工前准备1、抽采钻孔施工现场必须悬挂施工管理牌板，内容包括钻孔设计平面图、剖面图、设计参数等，并能够指导钻孔施工定位。

操作管理牌板、司机岗位责任制等各类牌板齐全。

2、检查准备工作。

要检查打钻地点及附近巷道顶板支护完好情况；检查钻机、钻具、机电设备完好情况；检查钻机立柱、戗柱稳固情况；检查紧固件是否紧固；检查液压管路连接是否畅通、正确，检查油量、油压是否符合规定；检查各类操作手把是否到位；检查打钻供水、压风系统是否满足打钻需求；检查打钻配套防灭火、防尘、装臵是否齐全；检验合格后，钻机接通水源、电源进行试转。

二、瓦斯抽采钻孔施工现场管理标准1、抽采钻机稳设（1）抽采钻孔的施工，应优先选择能力较强的ZDY4000S型或其他具备同等能力以上的钻机。

（2）配套钻杆选用易于排渣的三棱或螺旋钻杆，钻机夹持器要相适应，并要求与钻杆配合紧密。

（3）钻头直径一般选择为75～94mm，在地质构造附近和软煤层发育地区，应选用与钻杆直径一致的钻头，防止夹钻。

（4）钻机冷却器密封垫、油管等易老化部件要及时更换，冷却油要及时补充。

（5）钻孔施工可采用水力或风力排渣方式，施工地点供风（水）管路直径应不小于75mm。

（6）掘进工作面正前施工抽采钻孔时，必须打设牢固可靠的钻机压柱，迎面支柱要求打紧褙牢。

（7）合理安排打钻、移钻等作业工序，确保打钻作业连续，提高打钻效率。

（8）钻机调整好打钻方向后，必须打好压柱，将钻机固定牢固。

（9）钻机线路、管路吊挂整齐，电机、操作台布臵合理，并应留出不小于0.7m 的安全通道。

（10）有抽采钻孔的皮带巷，每100-200m应加设过桥便于测量。

2、打钻防尘管理（1）打钻时要使用孔口除尘装臵。

（2）在打钻作业地点要在下风侧10~15m处安设一道降尘水幕，并配合喷雾装臵使用(或安设其它有效的除尘装臵)，打钻期间打开喷雾。

（3）打钻巷道应每班冲刷积尘，积尘厚度不得超过2mm。

煤矿瓦斯抽采钻孔施工技 术与装备
——突出松软煤层井下深孔施工
2020/10/17
1
主要内容
一、概述 二、钻孔施工装备现状 三、瓦斯抽放钻孔施工技术
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2
一、概 述
瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措 施，从20世纪50年代开始，我国就将瓦斯抽 放作为治理煤矿瓦斯灾害的重要措施在高瓦 斯和突出矿井推广。2002年，国家煤矿安全 监察局制定了“先抽后采，以风定产，监测 监控”的煤矿瓦斯防治方针； 2006年，再 次明确煤矿瓦斯治理“必须坚持先抽后采、 治理与利用并举的方针”，进一步强化了瓦 斯抽放治理瓦斯灾害的地位。
因而，在施工顺煤层抽放钻孔时，用水作为排渣 介质是不利于深钻孔的施工。
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三、瓦斯抽放钻孔施工技术
1、顺层长钻孔排渣工艺 风力排渣
风力排渣用风作介质排渣和钻头冷却。其显著 的优点在于压风对孔壁的冲击较弱，对瓦斯解吸影 响小。因此，从技术上来看，风力排渣更适合于突 出煤层顺层长钻孔的施工。
其缺点是作业地点粉尘不易控制，多数矿井的 风压、流量也不能满足长钻孔的要求。
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三、瓦斯抽放钻孔施工技术
2、松软突出煤层打钻遇到的问题及原因分析
问题：喷孔、垮孔、堵孔和卡钻，严重的诱发瓦 斯突出。
喷孔时高压瓦斯气流向孔口喷出，承压瓦斯携带 的煤粉直接冲向巷道，并伴随煤炮声和气流冲击 声。有的短时间几分钟停止，也有的可延续到几 十分钟，表现为脉冲形式。此时巷道瓦斯严重超 限，只好停钻撤人。喷孔往往伴随着垮孔、堵孔 和卡钻的出现，往往无法继续钻进。
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二、钻孔施工装备现状
3、配套钻头

第九章矿井瓦斯抽采的基本方法本章培训与考核要点：掌握本煤层，临近层和采空区瓦斯抽采的含义，分类, 布置形式及他点，煤矿瓦斯抽放规范规定，监理抽放瓦斯系统的矿井必须实施先抽后采或边抽边采。

矿井瓦斯抽采的基本方法分类：（一）按抽采瓦斯的来源分为：1、本煤层瓦斯抽采（开采层）2、临近层瓦斯抽采（上下临近层）3、采空区瓦斯抽采（全封闭、半封闭和钻孔）4、围岩瓦斯抽采（二）按抽采的机理分为：1、未卸压瓦斯抽采（本煤层、围岩）2、卸压瓦斯抽采（采空区）（三）按灰机瓦斯的方法分为：1、钻孔抽采（各种钻孔）2、巷道抽采（全封闭、半封闭）3、综合抽采（巷道与钻孔）（四）按钻孔与煤层的关系分为：1、沿煤层钻孔2、穿层钻孔（五）钻孔角度分为:1、上向孔2、下向孔3、水平孔抽采瓦斯方法选择:第一节本煤层瓦斯抽采一、本煤层瓦斯抽采含义：（开采层）本煤层瓦斯抽采孔是在煤层开采之前或采掘的同时。

用钻孔或巷道进行该煤层的抽采工作。

二、本煤层瓦斯抽采的分类：1、按抽采机理分为：未卸压和卸压开采2、按汇集的方法分为：1、钻孔抽采2、巷道抽采3、钻孔与巷道抽采三、本煤层瓦斯抽采和布置形式及特点：一、本煤层未卸压抽采：决定未卸压层抽采效果的关键性因素，是煤层的天然透气性导致（瓦斯抽采的难易程度表，分三类，容易、可以、较难抽采）煤巷掘进瓦斯涌出虽较大的煤层，可采用边掘边抽或先抽后掘的抽采方法。

（预抽）本煤层预抽瓦斯是钻孔打入未卸压的原始煤体进行抽采瓦斯，本煤层未卸压抽采方法有：1、岩巷揭煤时有岩巷向煤层施工穿层钻孔进行抽采2、煤巷掘进时在煤巷掘进面施工超前钻孔进行抽采3、采区大面积预抽时施工顺层钻孔、穿层钻孔、地面钻孔等。

特点：穿层钻孔施工方便，可以预抽的时间长，顺层钻孔常受采掘接替的限制，抽采时间不长，影响了抽采效果。

二、卸压钻孔抽采：在受回采或掘进的采动影响下，煤层和围岩的应力重新分布，形成卸压和应力集中压，在卸压内煤层膨胀变形，透气性泵数增加，在这个区域内打钻抽采瓦斯，可以提高抽采虽，本煤层卸压抽采分为：1、由煤巷俩侧或岩巷向煤层周围施工钻孔进行边掘边抽。

１ ５ １ ７ ４ ７
１ ２
图 ３ 钻孑 Ｌ 布 置 剖 面 图
３
４
６１
６ ０
１ ８ －２ ２
１ ８ －２ ２
ｌ ６
１ ８
７
７
５
６ ０
１ ８ －２ ２
１ ６
７
６
７ ８
６ ０
６１ ６ ２ ３ ７
ｍ ：
考虑到设计钻孔径 向距离较 近 ． 为 防止钻孔 割缝过程 中 穿孔及重复割缝 ， 同时减少割缝时间 ， 钻孔 割缝 时交错相 间 ， 割缝参数见表 ２ 。
表 ２ 割缝 参 数
孔号
１ ２ ３ ４ ５ ６
割缝 间距ｆ ｍ １
４ ４ ４ ４ ４ ４
Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｉａ ｒ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ￣
２ ０１ ３正
山 东工 业 技 术
第８ 期
时间。现场切槽参数设计 为供水压力 ２ ０ ＂ ４ ０ Ｍ Ｐ ａ ， 振荡喷嘴直
径 ２ ． ５ — ３ ． Ｏ ｍｍ： 供水流量 ８ ０ ～ ２ ０ ０ Ｕｍ ｉ ｎ ； 切槽时间 １ ０ － ２ ０ ｍ ｉ ｎ 。 在脉 冲射流作 用下 ． 煤层 的卸压 范 围大幅增 大 ， 空 隙裂
割缝次数
４ ７ ７ ７ ７ ７
初始割缝距孔底距离（ ｍ１
０ ７ ３ ４ ２ ４
综合考虑 己 １ ５ — ３ ２ ０ ２ ０机巷煤层透气性 、 瓦斯含量 、 瓦斯压
力等因素 ． 高 压脉 冲水 射流割缝 有效 影响半径定为 ３ ｍ。
２ ． ３ 钻孔布置
孔号
１

采面顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施1. 背景及意义近年来，我国煤矿瓦斯事故频发，造成了严重的人员伤亡和财产损失，对煤炭行业的安全生产造成了极大的压力。

其中，采面顺层钻孔预抽煤层瓦斯是煤矿瓦斯事故的重要原因之一，因此对其进行防突措施工作具有重要的意义。

通过采取合适的技术措施，可有效地预防和控制瓦斯事故的发生，保障矿山生产的安全和稳定，实现经济效益最大化和社会效益最大化的双赢。

2. 防突措施2.1 采用反击式预抽采技术传统的采面顺层钻孔预抽采瓦斯技术通常存在“二次扰动”的问题，即煤层顶板和顶柱稳定性差，钻孔预抽采过程中容易造成采空区崩塌、形成新的瓦斯灾害隐患。

为了解决这一问题，反击式预抽采技术应运而生。

反击式预抽采技术是指在煤层中反向钻孔，将预抽排放的瓦斯收集到充填在钻孔中的吸附剂中，再通过压缩空气的形式把瓦斯顺利排放出去，同时保持煤层完整性，不会对煤层稳定性产生二次扰动。

2.2 加强瓦斯抽放管理瓦斯抽放是对于瓦斯治理的一个重要部分。

采用自动瓦斯抽放技术，在提高瓦斯抽放效率的同时，也能够很好的掌控瓦斯浓度的变化范围，及时采取相应的措施来防止瓦斯浓度超标而引发安全事故。

对于瓦斯抽放设备，应定期进行维护和保养，并配置专业人员进行开关操作，及时排除各种故障，确保瓦斯抽放设备正常运转。

2.3 采用通风技术通风技术是煤矿安全生产的重要一环，对于煤矿瓦斯防范也起到了至关重要的作用。

通风方式的合理选择能够有效控制瓦斯浓度及瓦斯压力，达到瓦斯治理的目的。

采用喷煤尘雾化吸附的通风技术，不仅能去除煤尘、减小瓦斯扩散、控制瓦斯爆炸危险，而且有利于降低环境湿度，防止土壤流失，是较为成熟和有效的一种通风方式。

3. 总结通过以上三个方面的措施相结合，可有效的预防和控制煤矿瓦斯事故的发生，保障人民群众的安全和矿山的稳定生产。

需要注意的是，瓦斯治理工作必须严格按照相关标准和规定进行，加强瓦斯监测，提高安全意识，做到“预防为主，综合治理”的原则，以确保煤炭行业的安全生产和可持续发展。

–最大给进力：78kN
–钻杆直径：63mm –钻孔倾角：0～50
–最大起拔力：58kN –正常推进速度：0～1.5m/min –给进行程：720mm
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓打钻装备
ZY-300型全 液压钻机
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三、开采层瓦斯抽采
✓松藻矿务局打通二矿
采面网格预抽
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三、开采层瓦斯抽采
✓松藻矿务局打通二矿
采面网格预抽
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三、开采层瓦斯抽采
✓松藻矿务局打通二矿
采面网格预抽
效果
– 西瓦斯巷钻孔间距12×10m，预抽时间20~29 个 月 ， 东 瓦 斯 巷 钻 孔 间 距 6×6m ， 预 抽 时 间 15~26个月
2.10~3.8MPa – 煤体透气性增大85倍
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三、开采层瓦斯抽采
✓松藻矿务局打通二矿
穿层条带预抽
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三、开采层瓦斯抽采
✓ 松藻矿务局打通二矿
穿层条带预抽 效果 – 预抽期6~8个月 – 预抽率34.08~38.86% – 基本消除突出危险 – 平均月进度82.4m，实现了安全快速掘进
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽
✓ 交叉钻孔(焦作九里山矿)
效果
– 孔口负压为22~44KPa，抽采浓度
20%~89%
– 单孔瓦斯抽采量为平行孔的1.85~2.53倍
– 提高抽采量46%~102%
机理
– 钻孔交叉点裂隙范围增大，透气性提高
– 避免塌孔、堵孔的影响
– 边采边抽，较早起作用，效果好

XX煤矿石门揭煤及采掘工作面瓦斯预抽效果评价技术要求XX煤矿石门揭煤及采掘工作面瓦斯预抽效果评价技术要求1、石门揭煤采用穿层钻孔预抽效果评价技术要求：瓦斯预抽率45％＝瓦斯抽采量／瓦斯储量瓦斯抽采量：计算指标值时间段内的抽采瓦斯总量（m3）。

瓦斯储量：预抽钻孔控制范围内的煤体储存瓦斯量（m3）。

2、煤巷掘进工作面采用条带式穿层钻孔预抽效果评价技术要求：（1）实行分单元评价，每预抽评价单元长度不小于100m。

（2）瓦斯预抽率35％＝瓦斯抽采量／瓦斯储量瓦斯抽采量：计算指标值时间段内单元煤体的抽采瓦斯总量（m3）。

瓦斯储量：单元预抽钻孔控制范围内的煤体储存瓦斯量（m3）。

3、回采工作面采用网络式穿层钻孔预抽效果评价技术要求：（1）实行分单元评价，每预抽评价单元长度不小于100m。

（2）瓦斯预抽率30％＝瓦斯抽采量／瓦斯储量瓦斯抽采量：计算指标值时间段内单元煤体的抽采瓦斯总量（m3）。

瓦斯储量：单元预抽钻孔控制范围内的煤体储存瓦斯量（m3）。

4、回采工作面采用两巷顺层钻孔预抽效果评价技术要求：（1）实行分单元评价，每预抽评价单元长度不小于100m。

（2）瓦斯预抽率30％＝瓦斯抽采量／瓦斯储量瓦斯抽采量：计算指标值时间段内单元煤体的抽采瓦斯总量（m3）。

瓦斯储量：单元预抽钻孔控制范围内的煤体储存瓦斯量（m3）。

5、煤巷掘进工作面顺层长钻孔预抽效果评价技术要求：（1）分茬评价。

（2）瓦斯预抽率30％＝瓦斯抽采量／瓦斯储量瓦斯抽采量：计算指标值时间段内单元煤体的抽采瓦斯总量（m3）。

瓦斯储量：单元预抽钻孔控制范围内的煤体储存瓦斯量（m3）。

顺层钻孔瓦斯抽采半径及布孔间距研究吴纯浩摘要：瓦斯抽采是煤矿瓦斯灾害治理和资源利用的根本性措施之一，而钻孔布置是瓦斯抽采的首要工作。

对于顺层钻孔而言，瓦斯抽采半径是确定钻孔布置间距的基础参数和重要依据，其准确测定对于节省钻孔施工工程量、提高瓦斯抽采效率乃至最终实现瓦斯抽采达标至关重要。

多年来，众多研究者围绕有效半径的定义、理论求解方法、现场测试技术等焦点问题，开展了大量卓有成效的研究工作，取得一系列成果。

但是，现场实践表明，理论研究成果与现场实际情况仍存在一定偏差。

本文分析了顺层钻孔瓦斯抽采半径及布孔间距关键词：顺层钻孔瓦斯；抽采半径；布孔间距；煤矿瓦斯抽采是降低矿井瓦斯涌出量、降低煤层瓦斯压力以及防止煤与瓦斯突出灾害的重要技术措施。

其中，合理布置抽采钻孔间距是保证抽采效果的重要因素：钻孔间距过大，在抽采范围内易形成抽采盲区；钻孔间距过小，会造成人力、物力的浪费。

所以，瓦斯抽采钻孔的设计应以钻孔的有效抽采半径为依据。

一、概述1.抽采半径的定义。

抽采半径按用途可分为: 抽采影响半径和有效影响半径。

抽采影响半径是指在规定的时间内原始瓦斯压力开始下降的测试点到抽采钻孔中心的距离。

有效抽采半径是指在规定时间内以抽采钻孔为中心，该半径范围内的瓦斯压力或含量降到安全容许值的范围。

钻孔的有效抽采半径是抽采时间、瓦斯压力、煤层透气性系数的函数，另外还与煤层原始瓦斯压力、吸附性能、抽采负压有关。

目前，界定瓦斯有效抽采半径常用瓦斯压力和瓦斯含量两项指标，达到安全允许值的压力和含量分别为0. 74MPa 和8m3 /t，因此，抽采范围内最大压力(0.74MPa)和最大含量( 8m3 /t) 点到抽采钻孔中心的距离可确定为有效抽采半径。

瓦斯含量测试误差较大，且容易受取样孔瓦斯排放的影响，而瓦斯压力易于观察，且较为直观，因此，本文采用残余瓦斯压力( 0. 74MPa) 来标定有效抽采半径。

2.理论模型的建立。

一是钻孔抽采瓦斯渗流场控制方程。

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２１ ０ １年
第１ ７期
顺煤层深孔施工 技术
长顺 层 抽 采 钻 孔 施 工 工 艺
陈 斌 李 开万 （ 国投新 集地 勘股 份有 限公 司刘 庄矿 项 目部 安徽 颖 上
【 关键词 】 瓦斯 ； 长顺层抽 采孔； 钻机 ； 钻杆
１ 工 作 面 简 介
宽 高） 场 ， 钻 每个 钻 场设 计 １ １个顺 层 孔 ， 虑 钻 机 的 能 力 ， 次 顺 层 考 初 孔 设 计 控 制 煤 体 垂 距 为 １０ 风 机 巷 分 别 施 工 ， 间约 有 １０ 盲 区 ０ ｍ， 中 ０ｍ 刘 庄 井 田位 于 安 徽 省 阜 阳市 颍 上 县 北 部 ，７ ３ １工 作 面 位 于 七 １ １０ 未 被 钻 孔 覆 盖 ， 初 次 顺层 抽 采 孔 设 计 平 面 图 全 部 钻 孔 完 工后 ， 作 见 工 采区 ， 为刘 庄 煤 矿 西 区首 采 工 作 面 ； 工 作 面 为 倾 向长 壁 工 作 面 ， 作 本 工 面 回 采 时 瓦斯 涌 出量 较 大 ， 增 强 抽 采 效 果 决 定 在 轨 道 顺 槽 内的 巷 帮 为 面倾 向 长 为 １８ ｍ， 眼 长 ３ ０ 可 采 斜 面 积 为 ３ ８９ ｍ２ ２５ 切 ０ ｍ， ８３ ５ 。 钻 场施 工 深 达 ２ ０米 的顺 层 孔 ， ０ 消灭 盲 区 。 】１ 煤 层 结 构 及 赋 存 情 况 ． 煤 层 特 征 及 其 分 布 ：３ １煤 ， 色 ， 状 为 主 ， １— 黑 块 片状 次 之 ， 半 暗 ～ ３ 大 孔 深 顺 层 孔 施 工 艺 的 尝试 为 淮 南 矿 区一 般 顺 层 抽 采 孔 的 孔 深 不 超 过 １０ ５ ｍ。特别 是 新集 矿 区 度 较 高 ， 遍 含 有 １ ２层 夹 矸 ； 层 厚 度 ４３ ｍ～ ．０ 含 夹 矸 ） 平 均 普 ～ 煤 ．０ ６３ ｍ（ ， 地 处 淮 南 矿 区 西 部 ． 体 埋藏 深 ， 压 大 ， 孔 施 工 经 常 出现 塌 孔 埋 钻 煤 地 深 厚 度 ５１ ｍ， 均 净 煤 厚 ４７ ｍ； 层倾 角 ５－ Ｏ 均倾 角 ７ 。 ． ４ 平 ．６ 煤 ￣９ 平 。 事 故 ， 产 的 四对 矿井 的 顺 层 孔 施 工 孔 深 普 便 在 ５ 在 ０至 ８ ｍ 左 右 。 为 ０ １ ． 地 质 构 造 情 况 ２ 加 大 煤 层 顺 层 孔 深 度 ． 勘 公 司刘 庄 项 目部 管 理 人 员 及 工 程 技 术 人 员 地 本工作面总体为单斜构造 ， 煤岩 层 走 向 为 ６ ｏ ７ 。倾 向为 １０～ Ｏ～０ ， ５ ｏ 开 始 探 索 超 深 顺层 孔 的施 工 工 艺 。 １０ ， 角 ５ － 。 平 均 倾 角 ７ ； 工 作 面 东 临 Ｆ ０断 层 ， 临 Ｆ ６。倾 ￣９ ， 。本 ２ 西 ８断 ３１ 小 功 率 立轴 式 岩芯 钻 机 施 工 ． 层 ， 临 Ｆ０断 层 ， 临 Ｆ ２断 层 ， １ 北 ６ 南 ２ Ｆ ８断 层 斜 切 于 工 作 面 的 北 部 ， 以

矿井瓦斯抽采方法设计方案第一节抽采瓦斯方法选择一、抽采方式目前所承受的煤层气抽采方式主要分为两种 ,一是承受美国地面钻孔煤层气排采技术从地面对煤层气进展抽采,二是在矿井井下利用顺层和穿层钻孔等方式抽采煤层气。

我矿承受其次种抽采方式进展瓦斯抽采。

二、抽采瓦斯方法选择1、选择抽采瓦斯方法的原则抽采瓦斯方法的选择，主要是依据矿井〔或采区、工作面〕瓦斯来源、煤层赋存状况、采掘布置、开采程序以及开采地质条件等因素进展综合考虑。

目前抽采瓦斯方法主要有：开采层瓦斯抽采、邻近层瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采等，选择具体抽采瓦斯方法时依据渝阳煤矿煤与瓦斯突出矿井的特点，应遵循如下原则：（1）抽采瓦斯方法应适合煤层赋存状况、巷道布置、地质条件和开采技术条件。

（2）应依据矿井瓦斯涌出来源及涌出量构成分析，有针对性地选择抽采瓦斯方法，以提高瓦斯抽采效果。

（3）巷道布置在满足瓦斯抽采的前提下，应尽可能利用生产巷道，以削减抽采工程量。

（4）选择的抽采方法应有利于抽采巷道的布置和维护。

（5）选择的抽采方法应有利于提高瓦斯抽采效果，降低瓦斯抽采本钱。

（6）抽采方法应有利于钻场、钻孔的施工和抽采系统管网的布置，有利于增加钻孔的抽采时间。

（7）坚持“应抽尽抽、先抽后掘、先抽后采”的瓦斯抽采原则。

（8）坚持“本层抽采、邻近层抽采、采空区抽采和岩溶瓦斯抽采”相结合的综合抽采原则。

（9）坚持掘前预抽、采前预抽、卸压抽采、残抽等综合抽采原则。

（10）坚持“多钻孔、高负压、严封闭、长期抽”的原则。

（11）坚持“大流量、大管径、高抽泵、多回路”的抽采原则。

（12）在关键的地点、工期紧的地点要选择深孔预裂爆破等方法增加煤层的透气性。

（13）坚持试验、推广技术、工艺、钻机、钻具等将钻孔穿透工作面，消退抽采空。

（14）坚持高效抽、有利于开发的原则。

2、抽采瓦斯方法概述瓦斯抽采工作经过几十年的不断进展和提高，人们也提出了各种各样的瓦斯抽采方法。

一般按不同的条件进展不同的分类，其主要有：(1)按抽采瓦斯来源分类，可分为本煤层瓦斯抽采、接近层瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采和围岩瓦斯抽采；(2)按抽采瓦斯的煤层是否卸压分类，可分为未卸压煤层抽采和卸压煤层抽采；(3)按抽采瓦斯与采掘时间关系分类，可分为煤层预抽瓦斯、边采(掘)边抽和采后抽采瓦斯；(4)按抽采工艺分类，可分为钻孔抽采、巷道抽采和钻孔巷道混合抽采；三、瓦斯抽采方法依据矿井瓦斯来源及涌出量分析可知，矿井瓦斯涌出主要来源于工作面，其次来源于采空区，而工作面的瓦斯主要来源于邻近煤层。

煤矿井下钻孔瓦斯抽采技术分析煤矿资源的地下开采，需要相关开采技术的不断创新和实践。

瓦斯是矿井煤层中含有的具有环境污染性质的气体，是当今煤矿开采过程中，严峻威胁矿采安全的重要隐患。

随着矿井开采深度的增加，高瓦斯矿井的增多导致煤矿安全生产形势严峻。

井下钻孔抽采瓦斯是可实现煤层瓦斯的环保开采和高效利用，是现代煤矿开采技术的新突破。

本文针对井下钻孔抽采瓦斯技术工艺进行了简要分析。

1.矿井煤层瓦斯特性分析煤层瓦斯是一种具有强烈温室效应和污染性能的气体，它是古代植物的有机质和纤维素在煤炭堆积形成过程中，于高温、高压环境下，经厌氧菌的作用分解或者由于物理和化学作用，而形成的一种无色、无味、无臭的可燃性气体，主要成分是烷烃，此外还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气以及微量惰性气体。

瓦斯在标准状态下难溶于水，没有助燃和维持呼吸等功能，瓦斯在煤体或围岩中是以吸着游离状态存在的，达到一定浓度时，能发生燃烧或爆炸。

瓦斯在矿内煤层和岩层中的来源主要包括瓦斯涌出、瓦斯喷出、瓦斯突出等形式。

瓦斯作为一种可燃性气体，具有较高的开发利用效能。

2.井下钻孔瓦斯抽采技术分析所谓井下钻孔抽采瓦斯技术，就是利用钻孔技术在井下瓦斯聚集区岩层结构中设置相应钻孔，针对瓦斯气体进行预抽采集，已达到降低煤层中的瓦斯浓度含量，确保煤炭回采时瓦斯不超限，从而达到煤矿安全开采的技术方法。

煤矿开采中，不同的地质结构，应采纳不同的钻孔技术工艺。

除了在煤矿地面表层进行瓦斯预抽的垂直钻孔外，针对井下瓦斯抽放的大量钻孔必须在煤矿井下进行施工。

煤矿井下瓦斯钻孔抽采时，根据钻孔的布置方式，井下钻孔抽采瓦斯技术主要包括高位钻孔抽采、顺层钻孔抽采以及穿层钻孔抽采等常见形式。

实际施工过程中，我们应根据矿井地质条件、瓦斯含量、井下环境、设备能力等因素，综合考虑确定合理的瓦斯抽采钻孔形式。

3.井下钻孔瓦斯抽采技术要点我国煤层瓦斯资源丰富，但地质构造条件相对复杂，煤层分布特征存在很大的落差，根据不同的地质构造，井下钻孔抽采瓦斯技术主要包括以下技术要点：3.1 高位瓦斯钻孔抽采技术高位钻孔抽采技术是根据煤层开采后形成的采空区空间变化以及煤岩覆存条件来确定和选择瓦斯抽采钻孔的层位布置，根据覆岩移动和瓦斯流动规律，裂隙带中下部裂隙发育充分，瓦斯含量高、浓度大，是高位瓦斯抽采钻孔布置的最佳层位。

35.0
1996
92.8
90.0 135.7 215.0
背景——70年代能源危机
一、概 论
矿井瓦斯抽采现状
国内 ➢ 煤层气资源30~35万亿m3(埋深2000m以内)
加拿大 57~85万亿m3 前苏联 52.1万亿m3 美 国 2.1~11.4万亿m3 波 兰 1.3万亿m3
➢ 抽采量
80年代 2.8~3.8亿m3/a 90年代 4~8.7亿m3/a 2000年起大幅上升
增大近3000倍
工作面瓦斯抽采率η 60%以上
突出危险完全消除
工作面相对瓦斯涌出量 25m3/t—5m3/t
回风流平均瓦斯浓度 1.15%—0.5%
煤巷月进度
40~60m—200m以上
工作面日产量
1700t/d—5100t/d
一、概 论
实例2
淮南矿业集团
方针 可保尽保，应抽尽抽 效果 瓦斯抽采量
一次死亡100人以上的特别重大事故4起，共死亡613人
特别是2月14日，阜新孙家湾煤矿，瓦斯爆炸，死亡214人 建国以来第二次，改革开放以来的第一次，给国家财产和 人民生命带来了巨大损失，在国内外造成了极坏的影响
一、概 论
瓦斯抽采的必要性
煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故主要是瓦斯事故 58起特大事故，瓦斯事故40起，占69% 特大瓦斯事故呈上升趋势
一、概
瓦斯抽采的必要性 确保安全生产 我国煤矿瓦斯灾害非常严重 百万吨死亡率高
1999年 2000年 2001年 2002年 2004年 2005年 2006年
中国 6.08
6 6.02
5 3.08 2.81 2.041
南非 0.13
印度 0.42 12倍

5、引进国外定向长钻孔钻机的应用情况 ➢ 2019～2019年间，山西亚美大宁能源有限公司大
宁煤矿、晋城无烟煤矿业集团公司引进了4套美国 和澳大利亚生产的采用孔底马达定向钻进的千米 钻机，用于煤矿井下定向长钻孔抽采瓦斯。使用 情况很不错。 ➢ 大宁煤矿为高瓦斯矿井，预抽本煤层（3号煤层） 瓦斯为主，最大孔深达1002m。至2019年底已完成 钻孔数1980个，累计进尺803753m，抽混合瓦斯 9.05亿m3。 ➢ 据不完全统计，近几年国内已定购的澳大利亚 VLD1000定向长钻孔钻进设备多达50余套。
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一、概 述
10个煤矿瓦斯治理与利用示范工程建设项目
根据各示范点的特点和条件，集成瓦斯治理与利 用的先进适用技术，并总结推广应用。
➢龙煤集团鹤岗分公司、沈阳煤业集团、抚顺矿 业集团
➢淮南矿业集团、淮北矿业集团 ➢郑州煤炭集团、焦作煤业集团 ➢阳泉煤业集团、晋城煤业集团 ➢松藻煤电公司
叶片、插接式螺旋钻杆
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晋城赵庄矿50 mm×1 000 mm的浅槽螺旋 钻杆
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二、钻孔施工装备现状
3、配套钻头 ➢煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工钻头一般以硬质
合金和金刚石复合片(PDC)钻头为主。硬质 合金钻头一般目前大多数煤矿为提高 钻进效率、节省起下钻时间，一般都采用 PDC钻头。
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一、概 述
松软突出煤层（硬度系数f≤1）渗透性差、瓦斯 含量高。钻进过程中，容易产生垮孔、卡钻、喷 孔等现象。我国在松软突出煤层虽然有钻孔深度 超过150m甚至达到240m的记录，但大部分的钻孔 深度都在100m以下，且成孔率低，防突成本和瓦 斯抽放成本很高。我国松软煤层在所开采煤层中 所占比例较大，因此，松软突出煤层的钻进成孔 问题一直是个亟待解决的难题。