高位钻孔瓦斯抽放技术在郭家河煤矿的应用

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。

高位走向钻孔取代高抽巷在新集矿区高瓦斯工作面的应用采空区瓦斯涌出是造成工作面上隅角或回风流瓦斯超前的重要原因，为解决这一问题，我矿在工作面施工高抽巷抽采采空区瓦斯，治理效果良好。

但是，高抽巷巷道施工工程量大，岩巷掘进速度慢，工期较长，费用较高，有时不能按期掘进到位而影响回采，因此在同一采区相邻的两个工作面（210108工作面及210106工作面）实验用高位钻场施工高位走向钻孔取代高抽巷治理工作面采空区瓦斯，从实验效果来看，高位走向走向钻孔可以替代高抽巷治理工作面瓦斯。

标签：高位钻孔；高抽巷；采空区；瓦斯积聚；孔隙；裂隙1 工作面概况210106工作面西起2101采区运煤上山，东至1上煤层阜凤下夹片断层80m 防水煤柱线，北邻210108工作面采空区（该工作面2014年1月已采毕），南到1上煤-570底板等高线附近，南部为1煤组未动用区；上距4-1煤层平均85.2m，上部4煤、5煤煤层较薄均未回采，6煤、8煤已采毕；下距太原组一灰平均18.4m。

工作面区域内：1上煤煤层倾角在1～21°，平均10°，局部受地质构造和冲刷作用影响倾角较大，煤层坚固性系数f=0.78～1.43，局部较小。

1上煤厚度0～6.8m，可采段平均4.1m。

上距4-2煤76.30～96.20m，平均85.2m。

顶板岩性主要为巨厚层状砂岩，局部顶板岩性为粉细砂岩或砂质泥岩，伪顶一般不发育。

1煤煤层倾角在1～21°，平均10°，局部受地质构造和冲刷作用影响倾角较大，煤层坚固性系数f=0.78～1.43，局部較小。

工作面内1煤层厚度基本稳定，厚度0～9.0m，平均3.8m。

上距1上煤0～1.5m，平均1.0m。

210108工作面与210106工作面在同一采区同一翼，210108工作面位于210106工作面下侧。

2 高抽巷抽采效果（1）高抽巷布置。

沿工作面上方走向布置1条巷道，巷道内错风巷约20m，布置在煤层顶板30m～34m范围内，巷道宽3m、高2.4m，采用锚网支护。

煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术分析煤矿瓦斯是煤矿生产中常见的一种危险气体，它不仅对矿工的健康造成威胁，还可能引发煤矿事故。

对瓦斯的抽放处理一直是煤矿安全生产的重要环节。

随着矿井深度的加深和开采规模的扩大，传统的瓦斯抽放方式已经无法满足煤矿生产的需要。

高位钻孔瓦斯抽放技术因其具有效率高、投入低等优势，逐渐成为煤矿瓦斯抽放的重要手段。

煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术的发展可以追溯到20世纪70年代。

当时，中国煤炭工业开始迅速发展，为顺利完成煤矿开采任务和保障矿工安全，急需一种新的瓦斯抽放技术。

国内外研究人员通过对煤矿瓦斯运移规律和瓦斯抽放技术的研究，最终提出了“高位钻孔瓦斯抽放技术”。

该技术利用钻孔将深部瓦斯抽放至煤矿井口，经处理后排放到大气中。

该技术在世界范围内得到推广并不断完善，在中国煤矿安全生产中取得了显著成果。

煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术主要包括三个步骤：高位钻孔、瓦斯抽放和瓦斯处理。

具体原理如下：1. 高位钻孔根据煤层的瓦斯分布特点和矿井的实际情况，选择合适的位置在井壁上进行高位钻孔。

高位钻孔的深度一般在100米以上，可以达到煤层深部，有效地将深部的瓦斯抽放至井口。

2. 瓦斯抽放通过高位钻孔将瓦斯引至井口后，需要利用瓦斯抽放设备对其进行抽放。

这些设备通常包括瓦斯抽放机、管道和阀门等。

瓦斯抽放机产生负压，将瓦斯从高位钻孔处吸出，经管道输送至煤矿井口。

3. 瓦斯处理经过瓦斯抽放机抽入的瓦斯通常含有大量的水蒸气和杂质，需要进行处理才能排放。

瓦斯处理设备主要包括除尘器、除湿器和脱硫器等。

这些设备能有效地净化瓦斯，将其处理成符合排放标准的气体，然后排放到大气中。

通过以上三个步骤，煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术能够有效地将煤层深部的瓦斯抽放至井口，经过处理后排放到大气中，从而保障了矿工的安全和煤矿的生产。

三、煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术的应用效果煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术在实际应用中取得了显著的效果，主要表现在以下几个方面：相比传统的瓦斯抽放技术，高位钻孔瓦斯抽放技术将瓦斯抽放点从煤矿井下提升至井口，大大提高了瓦斯抽放效率。

高位大孔径长钻孔在瓦斯抽采中的应用【摘要】五龙煤矿3312综放工作面，瓦斯涌出量大，地应力作用比较明显，并伴有冲击地压危险性。

该工作面在回采期间，采用了在高位钻场布置大孔径长钻孔进行瓦斯抽采技术，有效地提高了瓦斯抽采率，使瓦斯治理达到了最佳状态，确保了整个工作面的安全回采。

【关键词】五龙煤矿；高位钻场；大孔径；长钻孔；瓦斯抽采1 3312工作面概况五龙煤矿隶属阜新矿业集团，是1957年建成投产，设计生产能力150万吨/年，是辽宁省重点国有企业之一。

矿井绝对瓦斯涌出量109.30m3/min，属高瓦斯矿井。

五龙煤矿瓦斯抽采系统由固定瓦斯抽采系统和移动瓦斯抽采系统组成，并且能够实现瓦斯抽采系统网络化，可根据井下瓦斯涌出情况随时调整抽采系统和抽采流量，矿井瓦斯抽采率均在50%以上，对矿井瓦斯治理工作起到了重要的作用。

3312工作面是五龙煤矿的主要回采工作面，位于三水平西轨道下山以西，开采煤层太平上层和太下一分层，开采方法为走向长壁后退式综采放顶煤。

工作面设计走向555.0m，可采走向418m，已回采22m，工作面长147.0m，煤层倾角5°～11°，平均9.75°，煤层平均厚度10.0m，储量76.9万吨，可采期为6.5个月。

该面相对瓦斯涌出量12.31m3/t，绝对瓦斯涌出量最大为41.36m3/min，伴有冲击地压危险性。

工作面开采初次来压后，出现瓦斯超限情况，经分析，顶板瓦斯抽采巷的位置较低（与回风巷顶板高差仅为4.8m），抽采效果不理想，工作面停止生产，通过在高位钻场内布置大孔径长钻孔抽采技术治理瓦斯。

2 高位钻孔抽采瓦斯根据冒落带、裂隙带高度一般计算公式，见（1）和（2）：（1）（2）其中：H1—冒落带高度，H2—裂隙带高度，M—采高。

根据公式（1）、（2），计算出3312综放工作面冒落带高度为11.4m～16.4m，裂隙带高度为20.5m～33.5m，结合五龙煤矿厚煤层回采经验，钻场高度定为回风巷顶板以上10.8m，钻孔终孔点在回风巷往下5m～20m处之间，位于煤层顶板以上18m～44.4m。

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。

煤矿高位钻孔瓦斯抽放技术分析
随着煤矿采煤的不断深入，瓦斯的危害也越来越凸显。

为了保证矿工的安全和煤矿的正常生产，研究和应用高位钻孔瓦斯抽放技术已成为煤矿生产管理和安全生产的重要措施。

高位钻孔瓦斯抽放技术是通过在煤层顶部进行钻孔，从煤层顶部抽放瓦斯，减少煤层中瓦斯的积聚，并将瓦斯排出矿井外，保证矿工的安全和煤矿的正常生产。

该技术的主要工作原理是通过静／动态密闭的方法，使在煤层顶部钻孔并降低帷幕阻力，实现快速排气。

该技术在使用过程中需要注意以下三个方面：
首先，需要选择合适的钻孔方案。

包括钻井设计方案、钻井设备和钻孔速度等。

其次，需要合理的钻孔间距和井距。

在进行高位钻孔瓦斯抽放技术时，要根据地质条件与采煤进度，采用合理的钻孔间距和井距方案。

过大会使得瓦斯无法排出，过小则会增加钻孔作业难度，并使得煤矿生产效率降低。

最后，需要合适的抽放方式。

抽放方式主要是利用自然风或人工风进行。

在选择风方式时，需要根据煤层气含量、风机选择、瓦斯产生率等进行综合衡量，以达到抽放瓦斯和保证矿工安全的目的。

高位钻孔瓦斯抽放技术具有多种优点，如高效、安全、经济、环保等。

在煤矿安全生产中，其作用不言而喻。

但是，该技术也存在着一些不足之处。

例如，瓦斯抽放难度大，钻孔与采煤进度的相互影响等。

因此，在实际应用中要加强研究和探索这些问题，进一步提高高位钻孔瓦斯抽放技术在煤矿生产中的效果。

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。

采空区高位钻场与高抽巷瓦斯抽放方法研究与应用摘要：目前研究采空区的瓦斯抽放在降低回采工作面的瓦斯浓度,提高工作面的空气质量,减少通风费用,防止煤炭自燃,提高瓦斯的利用率,对矿井的瓦斯综合治理有着至关重要的作用和意义，对此笔者就某矿具体应用进行研究，具有一定借鉴意义。

关键词：采空区；瓦斯抽放；高抽巷；对比Abstract: at present, the research result in lower gas drainage of mining gas concentration, improve the working air quality, reduce ventilation costs, prevent coal spontaneous combustion, improve the utilization rate of the gas, the comprehensive control of mine gas have very important function and meaning, the author is a concrete application research, with a certain reference.Keywords: goaf; Gas drainage; With the pumping lane; contrast0、前言在煤矿瓦斯治理中采空区内瓦斯抽放是非常关键的,关系着回采工作面的瓦斯浓度控制、工作面空气质量的提高、采空区煤炭自燃的预防及整个矿井的瓦斯抽放利用等。

因此,研究采空区的瓦斯抽放在降低回采工作面的瓦斯浓度,提高工作面的空气质量,减少通风费用,防止煤炭自燃,提高瓦斯的利用率,对矿井的瓦斯综合治理有着至关重要的作用和意义采空区瓦斯抽放基本方法及评价一、高位钻场抽放高位钻场是回采工作面所有巷道(进风巷、回风巷和切眼)掘进完成,回采系统形成后,在回风巷内待采煤体侧,向顶板岩层施工一系列“T”型钻场,在钻场内向采空区方向施工高位钻孔,由于瓦斯的上浮作用,运用机械方式使形成负压将采空区的瓦斯抽放的方法。

当代化工研究Modem Chemical Research38技术应用与研究2021•08高位裂隙钻孔在回采工作面瓦斯治理中的应用*郭静晓(晋中市煤矿安全信息中心山西030600)摘耍：近年来，我国煤炭行业获得了快速发展，煤炭开采强度和深度不断增加，瓦斯异常部位也越来越多，煤矿瓦斯事故的发生率也有明显增加.特别是在应用采空区顶板垮落法、长壁采煤法餉采煤工作面，很容易导致工作面回风隅角堆积大量瓦斯，对回采工作面的安全稳定生产有很大影响.此时高位裂隙钻孔技术应运而生，即在煤层顶板裂隙发育区设置孔位，对回采工作面的瓦斯进行治理，可有效保障工作面的安全性.因此，本文针对高位裂隙钻孔在回采工作面瓦斯治理中的应用进行了探讨分析，以供参考.关键词：高位裂隙钻孔；回采工作面；瓦斯治理中国方类号：TD712文献标识码：AApplication of High Level Fissure Drilling in Gas Control of Working FaceGuo Jingxiao(Jinzhong Coal Mine Safety Information Center,Shanxi,030600)Abstractz In recent years,China's coal industry has achieved rapid development,the intensity and depth of c oal mining are increasing,the abnormal p arts of g as are also increasing,and the incidence of c oal mine gas accidents has also increased significantly.Especially in the application ofgoaf r oof c aving method and longwall mining method,it is easy to cause a large amount ofgas accumulation in the return air comer of t he working face,which has a great impact on the safe and stable p roduction of t he working f ace.At this time,the high-level f racture drilling technology came into being,that is,to set the hole p osition in the seam rooffracture development area to control the gas in the working f ace,which can effectively guarantee the safety of t he working f ace.Therefore,this p aper discusses and analyzes the application of h igh-level f issure drilling in gas control of w orking f ace for reference.Key words：high f racture drillings mining f ace^gas control引言据不完全统计，我国煤炭由井工开采的占97%左右，并且在煤炭开采强度、深度越来越大的背景下，煤炭生产过程中地质构造、瓦斯、水害、粉尘以及地温等因素的风险隐患也不断增高。

煤矿工作面瓦斯治理的高位钻孔抽采技术摘要：近年来中国的工业迎来了新一轮进步，作为主要工业能源来源的煤炭，更是得到了广泛的关注和重视，人们开始将目光放在煤矿的安全开发技术上，希望能够在保证安全的前提下实现煤炭资源的最大化开采。

但是问题在于，开采过程中如果不能有效处理工作面瓦斯问题，那么安全开采就不可能实现。

在这种情况下，本文就结合煤矿工作面瓦斯治理工作的实际情况，对高位钻孔抽采技术的技术原则和实际应用情况进行分析。

关键词：煤矿工作面；瓦斯治理；高位钻孔抽采技术；钻孔参数；抽采效果引言我国的国土面积广阔、资源丰富储量众多，这给煤炭资源的有效开采提供了基础条件，但是同时我们也必须要看到，在煤炭开采不断深入的情况下，煤矿工作面的瓦斯涌出量越来越大，这将会导致工作面上隅角瓦斯浓度超出安全范围，给煤炭开采工作带来巨大的安全风险，利用高位钻孔抽采技术就能有效解决这一问题，更能够让煤矿瓦斯的治理效果得到保证。

1煤矿工作面瓦斯治理的高位钻孔抽采技术原则大部分煤矿周边的自然环境都比较恶劣和复杂，周边可能存在农田、电网、通讯设备等，所以说在正式进行抽采之前必须要做好周边道路、环境、采油设备进行反复的勘察和处理。

同时，工作人员还需要对高位钻孔抽采技术的实际使用方案进行确认，通过更加科学合理的管理方式和组织手段，确保高位钻孔抽采技术的应用有效性，详细分析其需要配备的人员数量、设备种类、施工顺序等等，提升施工流程的有效性。

除此之外，特别需要提到的是，在正式确定高位钻孔抽采技术的使用方案之前，工作人员务必要真正的深入实地，对高位钻孔抽采技术的应用环境进行研究和考察，对其周边的自然环境及影响因素进行判断，比如说水文条件、地形条件、气候情况等等，都可能发生变化并且对高位钻孔抽采技术的应用造成影响，工作人员必须要对这些因素进行分析做好预先准备。

另外，还需要根据实际情况确定高位钻孔抽采技术的施工技术、施工标准和施工步骤，使之从粗放型施工转变为规范化、有科学管理的精细化施工，从根本上保证高位钻孔抽采技术的使用效果，另外，还需要确定高位钻孔抽采技术在施工结束以后的验收标准及质量判断标准，给检测人员提供有效的数据参考，从而实现坡度、钻孔数量、钻孔间距、终孔间距、终孔距离煤层顶板的高度等内容的有效控制。