27131工作面高位抽放钻孔抽采情况分析

1、27131工作面第一组高位钻孔抽采情况分析一、27131回采工作面（上段）概况1、工作面概况27131回采工作面（上段）平均走向长度103m，平均倾斜长度372m，面积38316m2；2713回采区段（上段）煤厚4.58m,平均煤厚6.31m,可采储量35.54万t。地面标高+93m+97m,工作面标高-173m-71m，埋深164m270m。2、四邻开采情况27131回采工作面（上段）北部和东部为井田边界、边界保护煤柱及九里山矿工作面采空区，西部为2701、2711工作面采空区，南部为2711工作面采空区、27131工作面（下段）和F253断层。3、所采煤层情况2713回采区段（上段）煤层厚

2、度在4.5m8m之间，平均煤厚为6.31m，煤层倾角11°13°，平均12°。二煤层结构简单，煤层以块炭为主，局部含有夹矸，上部有0.5m1.0m软分层,，二煤的主要特征是低灰分、特低硫、高发热量及高熔灰分的无烟煤。4、顶底板岩性27131回采工作面（上段）所采煤层的顶、底板情况具体如表1所示：表1煤层顶底板情况表煤层顶底板情况顶底板名称岩石名称厚度（m）f岩性特征老顶砂岩11.6868灰色，中细粒，以石英长石为主。直接顶泥岩2.1835灰黑色，富含云母和植物化石。伪顶炭质泥岩局部发育。直接底泥岩11.6635深黑色，富含植物化石。老底石灰岩（Lj0.478深灰色

3、，致密，富含莛科化石。5、地质构造情况27131回采工作面（上段）南部有F断层，东部有F断层。253204-1F断层在27131回采工作面回风巷和中间巷揭露，走向243°，倾向253333°，倾角60°,落差0.5m，对工作面回采无影响。F断层由九里山矿延伸204-1过来，走向243°，倾向333°，倾角65°，落差030m,可能在27131回采工作面（下段）尖灭，对工作面回采无影响。27131回采工作面（上段）紧邻边界保护煤柱，由于27111工作面及九里山矿1404、1406、1408、1410、1412工作面已回采，27131回采

4、工作面（上段）及边界保护煤柱因采空区影响，承受矿压大，应力集中，煤层破碎。工作面内无火成岩侵入及陷落柱、冲击地压等。27131回采工作面（上段）主要充水水源为顶板砂岩水和底板L灰岩水。顶8板砂岩在该区富水性较差，工作面回采过程中局部滴淋水。工作面周边200m，垂直50m范围内无老巷、老窑、采空区积水；冲积层水对工作面回采无影响。二、施工背景顶层回采工作面回风流和上隅角瓦斯浓度始终是制约煤矿安全生产的一大隐患，尤其是工作面上隅角瓦斯，经常处于临界超限值范围内。根据我矿工作面实际生产情况分析，工作面瓦斯涌出主要有两大来源：本煤层瓦斯涌出（包括机采落煤与机采后循环暴露煤壁）和采空区瓦斯涌出（包括丢煤

5、、围岩和下分层煤层瓦斯涌出）。而造成工作面上隅角瓦斯浓度异常的原因主要是：煤层回采后顶板垮落，本煤层卸压产生的卸压瓦斯和下分层煤层及围岩释放的瓦斯涌入工作面采空区，随工作面风流带至工作面上隅角，从而造成了工作面上隅角瓦斯浓度的升高。传统的矿山压力理论认为，煤层随工作面回采期间，由于受到采动压力的影响，在采空区沿垂直方向由下而上分为冒落带、裂隙带、弯曲下沉带三个带，沿工作面推进方向（走向）及倾斜方向分为煤壁支撑影响区、离层区、重新压实区三个区，同时在工作面前方则会形成压力降低区、压力增高区和压力稳定区三个区。工作面回采会导致上覆岩层卸压，并在采空区上方形成“O”形圈裂隙，由于风流的作用，形成的瓦

6、斯会随风流动和运移。采空区卸压释放的瓦斯一部分随着采空区漏风到工作面回风流带走，还有相当一部分瓦斯在浮升力的作用下沿裂隙带向高部运移，在靠近回风巷侧顶部一定的高度范围内，能够长期贮存。根据瓦斯涌出来源及采空区瓦斯运移规律，通过在工作面上部回风巷侧的顶板岩层裂隙带施工高位抽采钻孔（高位抽采钻孔瓦斯抽采又称顶板裂隙带抽采）,以工作面回采采动压力形成的顶板裂隙作为通道来对工作面煤壁及采空区涌出的瓦斯进行抽采，从而达到降低工作面采空区瓦斯浓度，避免工作面上隅角瓦斯超限的目的。根据关于下发2013年第二季度重点采掘工作面防突措施的通知演马庄矿27131工作面回采期间必须实施高位、浅孔卸压、上隅角、顺层边

7、采边抽等综合抽采措施，提高抽采效果，防止瓦斯超限三、钻孔位置及参数：2713区段煤层原始瓦斯含量13.27m3/t,27131工作面（上段）高位钻孔位于27131工作面上部20m范围内的煤层顶板砂岩中，抽采27131采空区及上隅角的瓦斯。1#终孔点距煤层顶板高度17m、2#、3#、4#终孔点距煤层顶板高度20m。第一组钻孔设计参数：表2孔号通尺（m）距顶板（m）距中线（m）中线左偏（°）孔深（m）套官参数（m）1100006.4228720210000.511.6248920310001.016.62491.520410001.521.423.59420第一组高位钻孔抽采27131回

8、风巷通尺20m至80m范围的上隅角及采空区瓦斯。第一组高位孔施工开始时间2013年6月17日，与2013年7月2日施工结束。封孔日期2013年7月2日。表3施工参数表孔号通尺（m）中线左偏（°）孔深（m）钻进记录（m）套管参数（m）套管直径（mm）11006.422870-25m泥岩25-87砂岩2073210011.62489.50-20m泥岩20-89.5m砂岩2073310016.62491.50-15m泥岩15-91.5m砂岩2073410021.423.5940-42m泥岩42-94m砂岩2073说明：钻孔施工至砂岩段岩性较硬。工作面回采到40m处第一组高位钻孔全部施工完毕

9、，然后封孔，7月4日进行了一次参数测定，以后每隔一定时间进行一次参数测定，连抽后测定的各参数详见下表：表4：27131（上段）工作面1#高位抽采孔实测参数表日期负压(kpa)浓度（%）Q混流量(m3/min)Q纯流量(m3/min)周抽出量（m3）累计抽出量（m）回风巷通尺（m）钻孔距切眼处煤层顶板高度（m）7月2日封孔4012.687月4日2.13.71.1460.0424183.17183.1745.411.547月9日4.20.80.3750.00334.56217.7348.610.877月16日4.82.10.3920.008382.97300.7657.417月23日3.10.90

10、.3690.0033233.47334.1779.44.37表5：27131（上段）工作面2#高位抽采孔实测参数表日期负压(kpa)浓度（%）Q混流量(m3/min)Q纯流量(m3/min)周抽出量（m）累计抽出量（m3）回风巷通尺（m）钻孔距切眼处煤层顶板（m）7月2日4014.827月4日2.932.50.9270.30121301.51301.545.413.497月9日23.6311.4620.45325221.096522.5948.612.77月16日2.57.61.3170.10011008.927531.5165&67月23日3.16.41.3470.0862868.9

11、78400.4879.45.1表6：27131(上段)工作面3#高位抽采孔实测参数表日期负压(kpa)浓度(%)Q混流量(m3/min)Q纯流量(m3/min)周抽出量(m)累计抽出量(m3)回风巷通尺(m)钻孔距切眼处煤层顶板(m)7月2日40207月4日2.34.41.2310.0541233.98233.9845.414.87月9日3.51.31.3470.0175201.72435.748.613.47月16日3.13.61.1320.0407410.78846.486512.617月23日3.13.71.3660.0505509.461355.9479.4&6表7：27131

12、(上段)工作面4#高位抽采孔实测参数表日期负压(kpa)浓度(%)Q混流量(m3/min)Q纯流量(m3/min)周抽出量(m)累计抽出量(m3)回风巷通尺(m)钻孔距切眼处煤层顶板(m)7月2日4014.87月4日2.41.41.0060.014160.8460.8445.413.47月9日3.62.50.5910.0147170.2231.0448.612.67月16日3.82.40.6010.0144145.39377.4365&67月23日3.11.80.7030.0126127.55504.9879.45.1四、第一组钻孔抽采数据分析：为便于对数据进行有效和系统的分析，分别绘

13、制浓度-日期和纯瓦斯量-日期曲线图，曲线图如图1和图2。图1图2从观测到的四个抽采钻孔的曲线图和参数表可以看出，工作面回采到40m开始连抽，当工作面推进到45.4m时2号孔浓度较高达32.5%,除了4号孔其它孔达3.7%以上。由于是分源抽采，负压低，除了2号孔（连接到主管路一段时间），纯流量普遍较低。7月14日上隅角瓦斯浓度达到峰值，但是到16日抽采瓦斯浓度下降较快，分析原因是与顶板高度有关抽采效果与钻孔距切眼及煤层顶板距离的关系分析随着工作面的回采，切眼处煤层顶板距钻孔距离越来越近。为了研究钻孔布置在煤层顶板多高范围内瓦斯浓度情况变化，分别绘制了1#、2#、3#和4#钻孔相对煤层顶板距离和钻

14、孔瓦斯浓度关系曲线图，曲线图如下：钻孔浓度与与煤层顶板距离（m）关系曲线1号孔2号孔3号孔4号孔有图可以看出，钻孔距煤层顶板小于8m时瓦斯浓度整体减小。根据演马矿底板突水防控效果微地震监测研究报告提供数据，27111工作面冒落带厚度8.68m。考虑到27131工作面邻近27111工作面,27131工作面冒落带厚度为8.68m左右。27111工作面正常采动影响下顶板破裂高度在35m以内，顶板裂隙带高度在煤层上15-35m位置，最大破裂高度为48.05m。由以上分析可以得出以下结论：在工作面正常回采期间，处于工作面垂直方向上的“顶板裂隙带”范围内的钻孔段，能更好的对采空区和煤壁的瓦斯进行抽采，此种

15、情况下钻孔抽采效果较好。五、结论和建议由于受到冒落带的影响，只有将钻孔布置在顶板裂隙带范围内，才能使钻孔具有较长抽采时间、较大抽采范围和较高抽采量；考虑到升浮力对瓦斯的作用，钻孔布置在工作面上部靠近回风巷侧（30米范围内）最为有利；建议：1、钻孔应该提前施工，在工作面回采到钻孔控制范围之前结束。第一组高位孔施工开始时间2013年6月17日，与2013年7月2日施工结束。中间有较长时间停工，导致工作面已经回采40m后才封孔连抽，使钻孔控制范围由设计的60减小到实际的40m。2、提高钻孔负压，将钻孔连接到主管路上使负压达到15kpa保持较大流量。3、加大对高位抽采钻孔的管理和监督，发现问题及时处理

16、。附表：27131(上段)工作面5#高位抽采孔实测参数表日期负压(kpa)浓度(%)Q混流量(m3/min)Q纯流量(m3/min)周抽出量(m)累计抽出量(m)回风巷通尺(m)钻孔距切眼处煤层顶板高度(m)7月23日封孔7月28日4.90.81.0250.008270.8470.848月4日4.236.20.7610.27542776.852847.698月6日2.937.21.3060.48581399.194246.888月11日3.528.31.0570.299132153.746400.628月18日4.221.81.0260.22362254.578655.198月25日3.617

17、.81.1370.20232040.0510695.249月1日2.11.41.0740.01503151.5610846.809月7日甩孔27131(上段)工作面6#高位抽采孔实测参数表日期负压(kpa)浓度(%)Q混流量(m3/min)Q纯流量(m3/min)周抽出量(m)累计抽出量(m)回风巷通尺(m)钻孔距切眼处煤层顶板高度(m)7月23日封孔7月28日4.615.51.8070.28002419.932419.938月4日4.35.60.6140.0343346.592766.528月6日2.46.61.3270.0875252.233018.758月11日2.85.61.2130.

18、0679489.083507.838月18日3.57.21.1720.0843850.594358.428月25日3.06.31.2140.0764770.935129.359月1日2.20.81.1610.009293.625222.979月7日甩孔27131(上段)工作面7#高位抽采孔实测参数表日期负压(kpa)浓度(%)Q混流量(m3/min)Q纯流量(m3/min)周抽出量(m)累计抽出量(m)回风巷通尺(m)钻孔距切眼处煤层顶板高度(m)7月23日封孔7月28日3.77.51.7350.13011124.281124.288月4日4.04.81.0960.0526530.281654

19、.568月6日2.25.91.2480.0736212.061866.628月11日3.17.31.3040.0951685.3825528月18日4.01.81.2430.0223225.522777.528月25日3.52.31.3160.0302305.103082.629月1日2.10.51.0240.005151.603134.229月7日甩孔27131(上段)工作面9#高位抽采孔实测参数表日期负压(kpa)浓度(%)Q混流量(m3/min)Q纯流量(m3/min)周抽出量(m)累计抽出量(m)回风巷通尺(m)钻孔距切眼处煤层顶板高度(m)7月18日封孔8月4日&5&

20、80.4390.0386355.6355.638月6日6.1&00.5090.0407117.27172.908月11日7.67.80.6130.0478344.26517.168月18日6.76.50.4950.0321324.32841.488月25日7.37.50.5360.0402405.211246.699月1日3.33.61.3720.0493497.871744.569月8日5.02.61.6770.0436439.502184.069月15日3.61.91.4080.0267269.662453.729月22日4.21.61.4360.0229231.592685.31

21、9月29日7.32.51.3750.0343346.53031.8110月6日1.72.01.0330.0206208.253240.0610月13日1.22.21.0120.0222224.423464.4810月20日甩孔27131(上段)工作面10#高位抽采孔实测参数表日期负压(kpa)浓度(%)Q混流量(m3/min)Q纯流量(m3/min)周抽出量(m)累计抽出量(m)回风巷通尺(m)钻孔距切眼处煤层顶板高度(m)7月18日封孔8月4日8月6日8月11日8月18日8月25日9月1日9月8日9月15日9月22日9月29日6.10.91.2140.010915.7315.7310月6日1

22、0月13日10月20日甩孔27131(上段)工作面11#高位抽采孔实测参数表日期负压(kpa)浓度(%)Q混流量(m3/min)Q纯流量(m3/min)周抽出量(m)累计抽出量(m)回风巷通尺(m)钻孔距切眼处煤层顶板高度(m)7月18日封孔8月4日9.14.90.9730.047668.6568.658月6日3.42.20.5870.012937.19105.848月11日3.91.90.8240.0156112.72218.568月18日3.86.60.6350.0419422.45641.018月25日6.55.21.0760.0559563.9912059月1日3.22.91.4100

23、.0408412.171617.179月8日3.52.11.3480.0283285.341902.519月15日3.82.61.0660.0277279.372181.889月22日4.42.81.1240.0314317.232499.119月29日6.33.21.1090.0354357.712856.8210月6日1.50.61.0470.006263.322920.1410月13日1.00.41.1120.004444.832964.9710月20日甩孔27131(上段)工作面12#高位抽采孔实测参数表日期负压(kpa)浓度(%)Q混流量(m3/min)Q纯流量(m3/min)周抽出量(m)累计抽出量(m)回风巷通尺(m)钻孔距切眼处煤层顶板高度(m)7月18日封孔7.1931.75.80.3230.018753.8253.827.2337.215.