高抽巷与千米顶板长钻孔的瓦斯抽采效果分析

采煤工作面顶板走向钻孔瓦斯抽采效果分析朱传记摘要：随着矿井往深部开采，瓦斯压力和瓦斯含量逐渐增大，瓦斯治理难度变得更加困难，瓦斯超限风险亦有增大趋势。

不同矿井地质条件的差异，煤层透气性的不同，使得瓦斯治理模式必须适应本矿井的煤层地质条件。

因此为保证本矿井采煤工作面安全顺利回采，要通过研究顶板走向钻孔布置方式对瓦斯抽采效果的影响，合理确定本矿井采煤工作面瓦斯治理模式。

关键词：采煤工作；顶板走向；钻孔瓦斯；抽采1矿井本煤层地质构造特征及瓦斯赋存情况1.1工作面地质构造特征1662（1）工作面位于潘三矿西三C组煤中部采区，东起西三C组煤中部采区上山，西至潘三-丁集矿井井田边界，北至F24逆断层，南至11-2煤-800m等高线。

1662(1)工作面11-2煤厚0.2～3.1m，均厚1.9m，黑色,块状,碎粒状,粉末状,黑色条痕,以亮煤为主,暗煤次之,条带状构造,玻璃光泽,油脂光泽,属半暗～半亮型煤。

该面11-2煤层赋存稳定，总体上呈单斜状，北高南低，煤(岩)层产状155～220°∠4～29°，平均20°。

该面11-2煤全工作面发育由泥岩、煤线组成的伪顶，均厚为0.5m，该面11-2煤直接顶板为泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩和11-3煤组成的复合顶板总厚约10.5m，中部(轨顺退尺360～580m、运顺退尺580～740m)11-2煤伪顶上发育粉细砂岩，厚2.6～6.5m。

1.2工作面瓦斯赋存情况11-2煤为突出煤层，该面处于无突出危险区。

瓦斯含量为2.21～5.8m3/t，瓦斯压力为0.65Mpa(-772m)。

2工作面瓦斯治理模式工作面回采期间，通过轨顺高位钻场顶板走向钻孔抽采+运顺顶板走向钻孔抽采+上隅角埋管抽采+地面钻孔抽采+风排相结合的方式进行综合瓦斯治理。

上隅角埋管抽采主要是降低上隅角瓦斯浓度，无法对采空区内富集的瓦斯实现最大化抽采；地面钻孔抽采主要抽采上覆13-1煤层卸压瓦斯，抽采范围小，抽采有效时间较短，也无法做到连续高效抽采根治工作面瓦斯；顶板走向钻孔施工进度快，工序简单，可做到连续施工连续抽采，因此可作为工作面瓦斯综合治理的首选措施。

千米钻机在煤矿采空区瓦斯抽采中的应用竹林山煤业有限公司位于山西省阳城县县城西北25km处，现开采煤层为3#煤，位于山西组中下部，煤层最后6.48m，最薄3.04m，平均厚度4.86m。

2012年矿井瓦斯鉴定约对瓦斯涌出量58.04m3/min，属高瓦斯矿井。

为有效治理矿井瓦斯，该项矿除优化矿井通风系统外，还采取了本煤层抽放、采空区预埋管路抽放以及地面钻孔抽放等措施，对矿井瓦斯进行了有效治理，基本上保证工作面安全生产。

但由于该矿煤质致密、煤层透气性差，导致瓦斯抽放比较困难。

1 工作面概况1320工作面位于矿井西北侧，东为未采实体煤，南为1319待掘工作面，西为1300采区三条大巷，北为1321待掘工作面。

工作面设计倾斜长度966m，走向长度160m，进、回风断面均为：4.5×3.8m。

该工作面采用长壁式采煤法，综合机械化采煤工艺，ZY8600/24/50型液压支架支护，一次采全高方法采煤。

2 工作面回风流瓦斯浓度增大原因分析（1）煤质致密、煤层透气性差等原因，煤层中仍吸附着大量瓦斯。

（2）工作面采煤机割煤时，随着煤体的破碎，吸附在煤层中的瓦斯逐步释放至工作面，随工作面的风流带至回风流中，导致工作面回风流瓦斯增大。

（3）随着采煤工作面推进，采煤机割煤后，上部仍留有的余煤逐步进入采空区，随着采空区的跨落，余煤透气性增大，大量吸附在煤层中的瓦斯沿裂隙逐步释放，由工作面风流带至回风巷中，导致工作面回风流瓦斯增大。

3 千米钻机在采空区抽放技术中的原理及应用3.1 千米钻机在采空区抽放技术中的原理如图1所示，首先在工作面辅助回风巷铺设一趟￠325mm的螺旋焊管，在距工作面300米处的横贯处铺设一趟￠219mm的螺旋焊管至横贯内，在横贯￠219mm管上依次安装一个闸阀门，一个孔板流量计，一个放水器。

在横贯煤壁上向工作面方向钻孔，钻孔开孔直径120mm，用聚铵脂和DN100mm的PVC管进行封孔，封好后，用4寸钢丝胶管将DN100mm的PVC管与￠219mm的螺旋焊管进行连接抽放，每3个孔一组。

第!期"山西焦煤科技"#$%!&’()年!月""*+,-./0$1/-20$,3*4/5-456754+-$3$28""9:-%&’()"!专题综述!""收稿日期"&’();’<;(>作者简介"蒋"璋!(=)>"#$男$安徽安庆人$&’(’年毕业于安徽理工大学$工程师$主要从事煤矿(一通三防)技术管理工作!?@A ,/3#E<D<((&D’Fbb%4$A顶板走向长钻孔与高抽巷瓦斯治理技术分析蒋"璋!山西焦煤集团有限责任公司"山西"太原"’D’’&<#""摘"要"以屯兰矿为例"分别运用顶板走向长钻孔及高抽巷两种方法抽采瓦斯的两个&k 煤层工作面为研究对象"在研究煤层特性$瓦斯参数$地质特征$通风条件等基础上"对两种抽采方法治理回采工作面上邻近层瓦斯的效果进行对比分析"得出高抽巷瓦斯治理技术抽采效果更好"但成本高"对矿井抽采系统整体要求较高"顶板走向长钻孔抽采瓦斯施工周期短’关键词"顶板走向长钻孔(高抽巷(瓦斯抽采中图分类号"7N >(&G %!"文献标识码"I "文章编号"(!>&;’!E&#&’()$’!;’’<>;’D ""工作面回采期间的瓦斯一直威胁着煤矿安全生产$由于开采范围%强度大$周边围岩受采动压力影响明显$同一矿井回采面瓦斯涌出量相比其他地点大$因此回采面瓦斯治理直接关系到矿井的安全高效生产$合适的瓦斯治理方式可以带来巨大的经济效益和安全效益&目前治理回采面上邻近层瓦斯长见%高效的两种方式为顶板走向长钻孔和高抽巷$两者运用的基本原理相同$但在施工工艺%适应条件%经济成本%抽采效果等方面存在差异&下面对屯兰矿&k煤层工作面运用两种方法的情况进行对比分析&!"顶板走向长钻孔瓦斯治理技术!#!"工作面概况(&<’>工作面位于南四盘区$东接南四回风补巷$西接南四盘区边界进风巷$南与头南峁断层相邻$北与(&<’E 采空区相邻&工作面回采&k煤$平均厚度为&ODE A $工作面走向长()’’A $倾向长(=’A $可采储量(D’OE 万T %&k 煤层原始瓦斯含量最大为(DO <>A D[T $经过本煤层预抽以后$&k 煤层残余瓦斯含量<REO >A D[T $其上覆煤层为’&k煤层$层间距=R(’A $下覆煤层为<k 煤层$层间距=R(<A %(&<’>工作面采用胶带顺槽进风$轨道顺槽回风$工作面配风(!’’A D[A 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煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术分析【摘要】煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术是煤矿安全生产中的重要环节，通过引入高位钻孔技术实现瓦斯抽放，有效提高了矿井通风效率和抽放效果。

本文从煤矿瓦斯抽放技术的发展历程入手，探讨了高位钻孔技术在瓦斯抽放中的应用，分析了其在煤矿安全生产中的重要性。

重点讨论了高位钻孔瓦斯抽放技术的优势和关键技术，展望了其未来的发展趋势。

结论部分强调了煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术的应用前景，以及煤矿安全生产的重要性和高效瓦斯抽放技术的推广意义，为煤矿行业提供了新的技术路径和发展方向。

通过研究和应用这项技术，可以有效提升煤矿安全生产水平，减少事故发生，保障生产和员工安全。

【关键词】煤矿，高位钻孔，瓦斯抽放，技术分析，发展历程，应用，优势，关键技术，未来发展，应用前景，安全生产，推广意义1. 引言1.1 煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术分析煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术是一种有效的瓦斯抽放方式，通过在煤矿地面以上的高位位置进行钻孔，将地下瓦斯抽出并排放到空气中，减少瓦斯在煤矿中的积聚，降低煤矿事故发生的概率，保障煤矿生产安全与稳定。

本文将对煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术进行细致的分析和探讨。

随着煤矿安全生产的重要性日益凸显，煤矿高效瓦斯抽放技术的推广意义也变得愈发重要。

本文将重点探讨煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术的应用前景及对煤矿安全生产的重要性，同时分析其在煤矿安全生产中的潜在作用和推广价值。

通过对煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术的全面分析，我们可以更好地认识其优势和局限性，为煤矿安全生产提供更有效的技术支持。

2. 正文2.1 煤矿瓦斯抽放技术的发展历程煤矿瓦斯抽放技术的发展历程可以追溯到20世纪初，最初的钻孔方式主要是通过水平钻孔、低位钻孔等方式进行瓦斯抽放。

这些传统的抽放方法存在效率低、安全性差等问题，在矿井生产中频繁发生事故。

随着科技的进步和对安全生产的重视，瓦斯抽放技术不断得到改进和完善。

随着煤矿深度的增加和瓦斯含量的升高，传统的瓦斯抽放技术逐渐难以满足需求。

高抽巷抽采瓦斯技术实践证明，瓦斯涌出量在35m3/min以上的回采面，采用顶板走向钻孔治理瓦斯已显勉强。

用高抽巷取而代之，能够提高抽采量，同时解决了顶板走向钻孔在钻场接替期间效果差的问题，抽采效果更加稳定。

一、主要技术高抽巷布置在顶板破坏的裂隙带内，顶板垮落后，邻近层及围岩内的瓦斯平衡受到破坏，由邻近层及围岩解吸的瓦斯沿裂隙向采空区流动，通过高抽巷将瓦斯抽出。

㈠高抽巷布置潘一矿2622（3）工作面走向960m，倾斜长180m，标高-540～-570m，煤层倾角4～9°，煤厚4.38～5.0m，瓦斯含量6～12m3/t，采高3m。

高抽巷布置在距13-1煤层顶板18～20m的14槽煤中，即布置在裂隙带内。

高抽巷采用锚梁网支护，2.4m×2m，净断面4.08m2。

与2622（3）上风巷的垂直距离18～20m，水平距离19～20m。

为使回采初期能发挥作用，在施工高抽巷距设计长度剩余60m时开始变坡，距13-1煤层顶板18～20m降为10m，并由开切眼距上风巷5m开始每隔2m向高抽巷施工一组顶板穿层孔，孔径108 mm，孔数为20个。

㈡抽采系统安设两路直径250mm的焊接管，管路接至高抽巷以里100m，抽放口周围5m架设木垛保护。

管路接好后，外口砌筑封闭墙，用瓦石砌筑，墙垛厚度大于800mm，墙四周要掏槽，并使帮、顶接实，墙面要抹平不漏风。

两路管路接入大系统由地面泵抽采。

二、应用效果2622（3）工作面从2003年3月24日开始回采，3月26日开始图三高抽巷抽放量随工作面推进距离变化曲线图高抽巷断面小、支护简单，施工进度快、不用维护、管理简单，费用低。

影响高抽巷效果主要因素：㈠高抽巷层位要处于采空区裂隙带内。

此处透气性好，处于瓦斯富集区，有较充分的高浓度瓦斯源。

㈡高抽巷水平投影距回风巷平行距离要控制在15～20m范围内，距离过近，巷道漏气严重；距离过远，巷道端头不处在瓦斯富集区，效果不好。

顶板高位钻孔抽放瓦斯技术现场应用分析报告鹤煤公司三矿二○○二年三月顶板高位钻孔抽放瓦斯技术的现场应用分析报告课题组在三矿3006综放工作面进行了顶板高位裂隙钻孔瓦斯抽放课题试验。

试验情况如下:1 技术原理煤层中的瓦斯以游离和吸附两种主要方式存在。

在一定的瓦斯压力下游离和吸附瓦斯保持动态平衡。

在非采动影响区在原始地应力作用下煤层瓦斯保持着原始瓦斯压力，吸附量约占85~90%。

煤壁前方煤层受采动影响煤体结构遭到破坏，煤层的透气性及瓦斯赋存方式将发生急剧变化。

煤层中原始裂隙扩，后生裂隙大量形成，导致煤层透气性成指数倍增加，煤层结构遭到破坏的同时煤层瓦斯压力开始下降，大量吸附瓦斯解吸成为游离瓦斯，吸附瓦斯解吸成为游离瓦斯后与原游离瓦斯混合，在煤体的保护下煤层部仍保持相对较高的瓦斯压力。

相同原因，随着采面向前推进采空区残余煤炭也源源不断地释放瓦斯。

此时若不进行高负压抽放，煤壁前方煤体及采空区释放的高浓度的瓦斯将流入采面，造成采面瓦斯超限。

2 顶板采动变形对瓦斯流通渠道的影响研究表明随着回采工作面的不断推进，采动压力场及其影响围在垂直方向形成三个带，即：冒落带、裂隙带和弯曲下沉带；在水平方向形成三个区，即：煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区。

“三带”、“三区”的煤岩层变形破坏各有其特殊规律。

煤层上方的岩层一般在回采工作面煤壁前方30~40m处已开始变形。

其特点是水平移动较为剧烈，但垂直移动甚微。

当工作面推过此区域，才引起垂直位移急剧增加，但各层位位移速度不尽相同，其特点是越向上越缓慢，此时将在某层位出现层间离层。

当已断裂的岩层重新受到已冒落矸石支撑时，邻近煤层的岩层运动速度要缓于其上覆岩层，各岩层又进入互相压合的过程。

煤层上方的岩层采动变形为瓦斯流动提供了形式各异的渠道。

在煤壁前方30~40m处已开始的变形因水平移动较为剧烈，使原始垂直裂隙开，并增加了新的垂直裂隙，提供了垂直瓦斯流动通道。

在离层区在某层位出现层间离层为瓦斯水平流动提供了通道。

FORUM 论坛装备138 /矿业装备 MINING EQUIPMENT 千米钻机在煤矿瓦斯抽采中的应用探讨□ 史　鑫　山西省宏厦一建千米钻机项目部随着科技的不断进步和快速发展，在煤矿瓦斯抽采中也随之研发了千米钻机且在煤矿企业以及矿井中得到了较为广泛的应用。

千米水平长钻孔可以在一定区域范围内进行预抽，还能够实现在某些局部位置进行边采边掘边抽。

千米钻机可以在瓦斯抽采钻孔的施工中进行有效地应用外，还可以运用于井下探测放水、探测煤层厚度、地质结构等相关工程中，为煤矿的安全生产提供了有力保障。

1　千米钻机在瓦斯开发和防治方面的运用1.1　千米钻机在巷道掘进中的应用对于高瓦斯矿井来说，不管是对瓦斯进行开发还是用于煤炭生产都要有一定数量的巷道去靠近煤层，由于在巷道掘进的过程中会有大量的瓦斯涌出，因此在巷道施工中是比较困难的，必须在进行采掘前就采取相应的应用措施。

现今采用的方法主要有先抽后掘，边抽边掘以及密钻孔掘后预抽煤壁瓦斯等，但受到多方面因素的影响，这些方法在实际的应用中都会受到一定程度的限约。

比如我们结合某个煤矿井下巷道的主要特点，可以在开采工作面顺槽的时候在顺槽中实体煤柱的地方做瓦斯投放，使用千米钻机进行施工作三个千米钻孔按照一定的间距进行钻孔，事先做好掘进区域内的煤层中瓦斯的预抽工作，当煤层中瓦斯的浓度降低到可以进行安全掘进的时候方可在两个钻孔之间进行掘进巷道，但中间长钻孔已经无法使用，只有两边的钻孔还可以继续使用，在其抽放煤体瓦斯以隔断煤体瓦斯往巷道煤壁的方向涌出。

该方法是先抽后掘，有效地避开了边抽边掘时双方的互相干扰，还可以科学有效地减少了瓦斯的涌出量，也因此很好地降低了供风量并在很大程度上提升了掘进的速度。

此外，还可以应用千米钻机进行拐弯钻孔，使钻孔成树状施工，这样会在很大程度上增加了卸压范围的同时也大大提高了抽放效率和质量，从面大大减短了预抽瓦斯的时间。

1.2　千米钻机区域瓦斯抽放分析为了确保今后在进行煤炭回采时可以更安全更高效，就必须要有大规模的瓦斯进行抽放，如果按照传统的瓦斯抽放方式进行则需要较多的瓦斯抽放专用巷道以及巷道两旁进行较多施工抽放钻孔。

高抽巷与千米顶板长钻孔的瓦斯抽采效果分析马堡煤业8203综采工作面回采期间瓦斯涌出量大，上隅角、回风流瓦斯超限，为了确保工作面回采期间的安全问题，需要对8203工作面瓦斯进行抽采。

该工作面分别采用高抽巷和顶板水平长钻孔进行瓦斯的抽采，通过各自的抽采效果分析可知，采用顶板水平长钻孔治理瓦斯具有施工时间短，经济合理的优点，为类似条件的工作面瓦斯治理提供了一定的参考作用。

标签：高抽巷；顶板长钻孔；瓦斯抽采；效果引言在煤矿开采过程中，随着矿井开采深度不断增加，煤层瓦斯压力和瓦斯含量逐步加大，尤其是井筒深度达到800米以后，瓦斯压力更大，如何解决这一难题，采用高抽巷和顶板水平长钻孔是两种比较常用的方法。

其原理就是：首先提前施工一條瓦斯抽采专用巷道，当工作面在开采过程中，由于采动影响，上覆岩层出现大量的空隙和裂隙，邻近煤层及采空区的瓦斯在抽采负压的作用下沿裂隙进入高抽巷内，此时经抽采管路将高浓度瓦斯抽出，达到保障工作面的安全回采的目的。

1 工作面瓦斯状况马堡煤业矿井核定产能为150万t/a，为高瓦斯矿井。

其中8#煤层开采深度为+950～+1282m，该矿井相对瓦斯涌出量为10.1m3/min，绝对瓦斯涌出量为31.9m3/min。

8203工作面经研究决定采用走向长壁后退式综合机械化一次性采全高垮落顶板采煤方法，经过相关权威部门鉴定，8#煤层自燃倾向性鉴定为Ⅲ类，为不易自燃，煤尘无爆炸危险性。

因此设计采高平均为2.1米，走向长度为1130m，工作面倾向180m。

倾角为8°～16°，在正常生产情况下日推进为2.5-3m左右。

本区日产量平均约为1800t，风量为1446m3/min，回风流最大瓦斯涌出量为12.29m3/min。

工作面顺槽采用“U”型通风方式。

2 采煤工作面瓦斯来源状况分析根据矿井开拓开采、地质条件以及瓦斯来源分析等情况可知：马堡煤业矿井煤层赋存条件复杂，瓦斯涌出量大、来源多、分布范围广，应针对各涌出源采取多种抽采方法相结合的综合抽采方法。