顶板高位巷道抽采瓦斯技术实践

煤与瓦斯突出”是威胁矿井安全生产的杀手。

U型通风方式下回采工作面的上隅角瓦斯涌出是矿井安全生产的难点，传统的普通高位钻孔和采空区埋管瓦斯抽采技术受设备、钻孔控制范围和终孔点层位不精准等因素影响，特别是倾斜煤层，工作面斜长会发生变化，导致上隅角积聚的瓦斯气体难以有效隔离，治理效果不尽理想，威胁安全生产，顶板高位定向钻孔技术可以有效解决这一问题，实现以孔代巷，成为当前采空区瓦斯治理的有效手段之一。

为降低工作面回风流和上隅角瓦斯浓度，贺西矿设计在3413工作面回风巷施工顶板高位定向钻孔抽采采空区瓦斯[2]。

1 工程概况贺西矿位于山西柳林县陈家湾乡，井田面积18.9km2，设计能力300万t/a，现开采3#、8#煤层，矿井绝对瓦斯涌出量70.16m3/min，相对瓦斯涌出量12.99m3/t，属煤与瓦斯突出矿井。

3413工作面设计走向长度345m，回采走向长度285m，倾斜长度163m，平均煤厚9.5m，采用走向长壁后退式综采放顶煤采煤工艺，工作面煤层赋存稳定。

3413工作面上部为已回采结束的页岩保护层工作面，下部为3409底抽巷，布置扇形穿层预抽瓦斯钻孔1685个。

2 顶板高位定向钻孔钻进技术2.1 技术原理根据竖“三带”理论和瓦斯扩散渗流理论的研究成果以及煤矿瓦斯防治的实践经验，采用钻孔方式抽采采动断裂带内的瓦斯是抽采采空区瓦斯的有效措施之一。

使用这一技术，螺杆钻具进行造斜时与随钻测量系统联合使用，可实时监测孔底钻具的造斜情况，通过调节螺杆钻具的姿态，能对钻孔倾角和方位角进行实时调节，实现对钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在目的煤层中有效延伸，并可进行多分支钻孔施工，具有钻进效率高、一孔多用、集中抽采、提高抽采效率等优点。

2.2 施工装备及其工艺施工根据钻孔设计深度要求，采用ZYL6000D 型钻机及配套泥浆泵车，直径Φ95mm，1.5°螺旋槽孔底马达，直径Φ89mm螺旋槽通缆钻杆，直径Φ153mm四翼圆弧定向钻头，以及YSX15有线随钻测量系统等设备器具。

煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术分析随着煤矿开采深度的不断加深，地下瓦斯抽放工作成为了煤矿安全生产工作中的重要环节。

煤矿瓦斯是煤矿生产过程中产生的一种有害气体，不仅对煤矿生产和工人健康造成极大威胁，而且容易引发煤矿事故，危害严重。

煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术是一种有效的瓦斯治理技术，通过在煤层的高位探明钻孔，并将瓦斯抽放至地面，来降低矿井内瓦斯浓度，保障矿工的生命安全。

本文将对煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术进行深入分析。

一、高位钻孔瓦斯抽放原理高位钻孔瓦斯抽放技术通过在煤层的顶板区域进行钻孔，将瓦斯直接抽吸至地面进行处理，有效地降低了煤矿井下瓦斯浓度。

在煤矿开采过程中，因为煤层的堆积和压力作用，瓦斯会从煤层的孔隙中释放出来，积聚在煤矿井下，形成瓦斯的危险氛围。

高位钻孔瓦斯抽放技术就是通过在煤层的顶板区域进行钻孔，利用泵站将顶板区域的瓦斯抽出至地面进行处理，进而降低煤矿井下瓦斯的浓度，保障矿工的安全。

1. 高效性：高位钻孔瓦斯抽放技术能够直接抽出煤层顶板区域的瓦斯，快速降低煤矿井下瓦斯浓度，保障矿工的生命安全。

2. 安全性：高位钻孔瓦斯抽放技术不需要矿工进入井下进行作业，减少了矿工接触瓦斯的机会，避免了矿工因接触瓦斯而引发的意外事故。

3. 环保性：高位钻孔瓦斯抽放技术将瓦斯抽放至地面进行处理和利用，避免了瓦斯的直接排放，减少了对环境的污染。

1. 确定钻孔位置：通过瓦斯抽放技术的前期调研和实地勘测，确定煤层的顶板区域，并确定钻孔的位置和数量。

2. 钻孔作业：利用钻孔机在煤层的顶板区域进行钻孔作业，将钻孔深度控制在煤层的适当范围内。

3. 安装泵站：在钻孔完成后，安装瓦斯抽放泵站，将煤层顶板区域的瓦斯抽出至地面。

4. 瓦斯处理：将地面上抽出的瓦斯进行分析和处理，将其转化为能源或者进行安全排放，避免对环境造成污染。

随着煤矿安全生产意识的不断提高和煤矿生产规模的不断扩大，高位钻孔瓦斯抽放技术将会得到更广泛的应用。

这项技术在煤矿行业中具有重要的意义，可以有效地降低煤矿井下瓦斯浓度，保障矿工的生命安全，提高煤矿的安全生产水平。

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。

探讨高位钻孔抽采在瓦斯治理中的应用高位钻孔抽采技术是一种在矿井中运用的瓦斯治理技术，主要用于矿井瓦斯抽采，减少煤矿瓦斯危害的同时增加矿井的安全性，具有重要的应用价值。

高位钻孔抽采技术利用钻探设备在煤矿巷道顶板上钻孔，通过钻孔与底板间的气流通道抽采煤层内的瓦斯，将钻孔与矿井主通风系统连接起来，形成一个完整的瓦斯治理系统。

高位钻孔抽采技术的应用具有以下优点：1、安全可靠在煤炭开采过程中，瓦斯堆积是一种危险性极高的状况，容易引发爆炸事故。

传统的瓦斯抽采方式容易造成排放的瓦斯浓度达到爆炸限制，而高位钻孔抽采技术可以将煤矿中的瓦斯通过通风系统直接排放，从而使外部环境中的瓦斯浓度得到稀释和扩散，大大降低了煤炭开采中爆炸事故的发生概率，保障了工人的生命安全。

2、能源节约高位钻孔抽采技术与传统的瓦斯抽采方式相比，其主要优势在于节约能源。

传统的瓦斯抽采方式需要通过机械设备将瓦斯泵出，耗费大量电能。

而高位钻孔抽采技术则无需任何机械设备，并且大大降低了通风设备的电耗，能在减少耗能的同时提高矿井的采矿效率。

3、降低成本高位钻孔抽采技术是一种无机械设备，无噪音、无振动、无二次污染的瓦斯抽采方式，相比传统的瓦斯抽采方式具有较低的安装和运维成本，能更好地降低煤矿的生产成本，有效增加了煤炭企业的收益。

在实际生产中，高位钻孔抽采技术的应用需要考虑到煤矿中的具体情况，包括矿井地质结构、矿井开采方式、煤层富气程度等，因此需要依据实际情况制定相应的治理方案。

同时需要根据矿井内部情况进行合理的布置，如针对煤层富气程度高的区域加密布置抽采孔，保证治理效果可靠有效。

总之，高位钻孔抽采技术是一种广泛应用于煤炭行业的瓦斯治理技术，其通过与现有的煤矿通风系统相连接，有效地抽出煤矿内部的瓦斯，降低了爆炸事故的发生率，保障了煤矿工作人员的生命安全，同时降低了能源消耗以及运营成本，具有较大的应用价值和市场前景。

高位巷道瓦斯抽采适用技术体系研究研究目的：针对大同煤业集团下属部分煤矿矿压及煤岩裂隙发育特征、瓦斯赋存特征及瓦斯涌出规律，研究高位巷道瓦斯抽采技术防治技术在瓦斯治理中的实践应用。

通过高位巷道瓦斯抽采技术在不同煤矿应用的实际情况资料统计，分析高位巷道抽采瓦斯关联技术参数及效果，从而建立高位巷道瓦斯抽采适用技术体系，确定高位抽巷巷的合理布置参数、抽放技术参数、抽采效果以及协调防灭火的相应技术措施。

研究内容：1）同煤集团瓦斯抽采技术现状；2）煤岩裂隙发育卸压瓦斯抽采可行性；3）同煤集团典型煤矿瓦斯赋存特征及瓦斯涌出规律；4）同煤集团典型煤矿矿压规律及采空区上覆煤岩裂隙发育特征；5）同煤集团典型煤矿高位巷道瓦斯抽采技术现状；6）高位巷道瓦斯抽采关联因素及效果考察；7）高位巷道瓦斯抽采与煤自燃耦合关系及影响效应；8）建立高位巷道瓦斯抽采治理体系及关键指标参数。

相关资料搜集清单1、矿井地质报告2、煤层瓦斯基本参数及矿井涌出量预测报告12#煤层相对瓦斯压力为034MPa，绝对瓦斯压力为0.44 MPa，瓦斯自然涌出流量为2.1L/min，煤层瓦斯含量为3.54m³/t，煤层钻孔流量衰减系数为 6.85-10.73d-1,煤层瓦斯含量系数为 6.95m³/m ³·MPa1/2,煤层透气性系数为0.082㎡/(MPa2.d)。

因未开展相关研究，所以矿井瓦斯涌出量预测报告目前尚无法提供。

3、工作面矿压显现规律及煤岩裂隙发育特征报告（顶底板岩性及岩石力学参数、矿压显现规律，上覆岩层随采动影响的裂隙发育模式及高度）8210工作面顶板自下往上，伪顶：深灰色砂质页岩，夹薄层细砂岩,厚0.9m。

直接顶：深灰色细砂岩，夹小层粉砂岩只在东部赋存，厚2.3m。

老顶：灰白色中粗砂岩，含FsS2煤条，厚18.2m。

矿压显现记录（1）当工作面平均推进10米，2011年6月27日直接顶第一次大面积垮落，煤壁片帮0.2米左右；采空区1#—67#跟架塌落，67#—80#塌落2—3米，80#—尾没塌。

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针对煤矿瓦斯危害的防治技术，通过在煤层顶板进行钻孔并抽取瓦斯，达到减少瓦斯浓度和降低煤矿瓦斯爆炸风险的目的。

以下是针对该技术的详细分析。

二、设备使用：
煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术主要使用的设备有钻机、抽风机和管道等。

钻机用于在煤层顶板进行钻孔，将瓦斯抽出；抽风机则用于抽取瓦斯，并通过管道进行排放。

设备的选择和使用需根据煤矿的具体情况进行调整。

三、优点：
1. 减少瓦斯浓度：煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术能够将瓦斯抽取至地面，减少瓦斯浓度，降低煤矿爆炸风险。

2. 降低矿井压力：通过抽取瓦斯，降低顶板上的瓦斯压力，减轻矿井围岩的受力状态，防止顶板塌陷等事故的发生。

3. 节能环保：通过高位钻孔瓦斯抽取，将煤矿瓦斯利用起来，可以节约能源并减少温室气体的排放。

四、注意事项：
1. 设备选型：根据煤层情况选择合适的钻机和抽风机，以及相应的管道等设备。

2. 工艺控制：确定钻孔位置、孔径和距离等参数，避免对矿体稳定性和采煤工艺造成不利影响。

3. 管道排放：建立合理的管道系统，保证瓦斯能够顺畅流出，避免积聚和泄漏等问题。

4. 安全防护：在进行高位钻孔瓦斯抽放作业时，必须配备相关的安全防护设施，确保人员安全。

煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术是一种有效的煤矿瓦斯防治技术，能够减少瓦斯浓度，降低爆炸风险，并且具备节能环保的特点。

在使用过程中，需要根据具体情况选择合适的设备，并严格遵守相关工艺和安全要求。