高位钻孔瓦斯抽放工艺在27131工作面的应用

1、焦煤集团科技创新成果申报表科技成果名称高位钻孔瓦斯抽放工艺在27131工作面的应用成果完成单位成果完成人员项目起止日期联系人成果内容简介：（可附页）本煤层瓦斯涌出和采空区瓦斯是，作面瓦斯涌出的主要来源，根据瓦斯涌出源和采空区 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，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，作面上隅角瓦斯超限的目的。效益评价：高位钻孔能够有效的抽放采空区和工作面前方裂隙带瓦斯。可明显的减少采空区和工作 而瓦斯涌出量，防治上隅角和回风流瓦斯超限；具有可观的经济效益

2、和安全效益。应用单位财务章中报单位意见：领导签字（盖章）年 月日高位钻孔瓦斯抽放工艺在27131 工作面的应用成果总结1. 立项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、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

3、上隅角瓦斯浓度的升高。演马庄矿为煤与瓦斯突出矿井，工作面瓦斯涌出量大。在采煤工作面回风瓦斯流及上隅角瓦斯中有40%-50溢采空区瓦斯涌出，容易造成工作面上隔角瓦斯大。27131工作面为顶分层工作面，瓦斯含量13.27m3/t， 回采期间瓦斯涌出量大，为了避免工作面上隅角瓦斯超限，在 27131 工作面研究施工高位钻孔。2. 研究开发内容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，在工作面的垂直方向会形成冒落带、裂隙带和弯曲下沉带三个带，在工作面水平方向上则会形成煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区三个区，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。

4、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被风流带走，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。为了防止瓦斯超限，演马庄矿27131 工

5、作面回采期间必须施工高位孔。 工作面回风巷共设计了6 组 24 个高位钻孔。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。钻孔设计参数表如下：孔号通尺（mD距顶板（m）距中线（nm中线左偏（0 ）倾角（° ）孔深（m）套管参 数（m）1100006.4228720210000.511.62489.520310001.016.62491.520410001.521.423.594205160006.4228720616000.511.62489.520716001.016.62491.52081600

6、1.521.423.594209220006.42387201022000.511.62589.5201122001.016.62591.5201222001.521.424.5942013280006.42387201428000.511.62589.5201528001.016.62591.5201628001.521.424.5942017340006.42387201834000.511.62589.5201934001.016.62591.5202034001.521.424.5942021400006.42287202240000.511.62489.5202340001.016.

7、62491.5202440001.521.423.59420工作面每组钻孔施工万完后，进行封孔连抽，连抽后每隔一定时间进行一次参数测定，根据抽出效果研究优化钻孔参数及施工工艺。3. 主要创新点（1）确定演马庄矿高位抽放钻孔的抽放高度。抽放高度主要决定裂隙带的高度。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。 27131 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。（ 2）由

8、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；3） 3） 孔径大小对钻孔瓦斯抽放量的影响是有一定限度的，抽放负压与瓦斯抽放量理论上呈线性关系。提高钻孔负压，将钻孔连接到主管路上使负压达到15kpa能保持较大流量。4） 应用地点和效果（ 1）明显的减少采空区和工作面瓦斯涌出量，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%。 截止到 10 月 20 日， 工作面推进到210m 位置， 112号孔由于工作面推进

9、到开孔位置已甩，其中1号孔累计抽出1035.77m3瓦斯，2号孔累计抽出23786.08m3瓦斯，3号孔累计抽出2852.1m3瓦斯，4号孔累计抽出1174.29m3瓦斯；5号孔累 计抽出10846.8m3瓦斯；6号孔累计抽出5222.94m3瓦斯；7号孔累计抽出3134.22m3瓦斯；9 号孔累计抽出3464.48m3瓦斯；10号孔累计抽出1573m3瓦斯；11号孔累计抽出2964.97m3 瓦斯；12号孔累计抽出10002.64m3瓦斯。1324号孔目前都保持不错的浓度。（ 2） 有效的防治上隅角和回风流瓦斯超限，27131 工作面实现了安全正常生产。在 27131工作面回采过程中，每日瓦斯情况做详细记录与分析，其中上隅角瓦斯浓度0.32%-0.58%，采煤机下风侧5-10m内瓦斯浓度0.1%-0.36%,回风巷:0.18%-0.56%,回风巷T2：0.19%-0.5%。（ 3）在抽采过程中个别孔的浓度低，应该从终孔位置、封孔质量、抽放负压、孔径、孔间距、钻孔数等参数做详细分析与研究，对抽放参数进行优化，使抽放浓度更高。5.推广前景（ 1） 高位钻孔瓦斯抽放是一种比较成熟的瓦斯抽放技术，通过在演马庄矿生产实践中的应用，取得了良好的