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瓦斯抽放课程设计报告中
第三章瓦斯储量计算、抽放瓦斯必要性论证
第一节煤层瓦斯储量计算
瓦斯储量系指煤田开发过程中能够向矿井排放瓦斯的煤层(包括不可采煤层)及围岩所赋存的瓦斯总量,瓦斯储量的大小反映矿井瓦斯资源情况,同时亦是衡量有无开发利用价值的重要指标,根据《煤矿瓦斯抽放规范》AQ1027-2006中相关的计算方法,其计算公式为:
式中:
Wk~矿井瓦斯储量,Mm3;
W1~可采煤层的瓦斯储量之和,Mm3;
A1i~矿井每一个可采煤层的煤炭储量,Mt;
n~矿井可采煤层层数;
X1i~每一个可采煤层的瓦斯含量,m3/t;
W2~可采煤层采动影响范围内的不可采邻近煤层的瓦斯储量之和,Mm3;
A2i~可采煤层采动影响范围内每一个不可采煤层的煤炭储量,Mt。
采动影响范围:
上邻近层取50m~60m,下邻近层取20m~30m;
X2i~可采煤层采动影响范围内每一个不可采邻近煤层的瓦斯含量,m3/t;
n~矿井可采煤层采动影响范围内的不可采煤层数;
W3~受采动影响的围岩瓦斯储量,Mm3;当围岩瓦斯很小时,W3=0;若含瓦斯量多时,可实测或按下式计算:
k~围岩瓦斯储量系数,一般取0.05~0.20。
由于本矿井还有其余不可采煤层无法知道具体储量,计算时将不可采薄煤层及其它煤线在这里一并考虑,取k=0.20。
可抽瓦斯量是指矿井瓦斯储量中能被抽出的瓦斯量,其计算公式为:
式中:
Wkc~矿井可抽瓦斯量,Mm3;
ηk~矿井瓦斯抽放率,%。
按照我国目前抽放瓦斯的实际水平,ηk取30%。
第二节工作面可抽放量计算、抽放必要性可行性论证
一、工作面瓦斯抽放量预计
(一)回采工作面瓦斯抽放量计算
1、本煤层瓦斯抽放量计算
本矿井15号煤层的回采工作面在采前都必须预抽瓦斯,预抽工作安排在工作面采前的备用期。
按预抽瓦斯时间为365天考虑,工作面在预抽期内的平均瓦斯抽放量按下式计算:
q=K·L1·L2·M·γ·X·η/365/1440
式中:
q~预抽期间平均瓦斯抽放量,m3/min;
K~邻近层和围岩瓦斯储量系数,K=1.1;
L1~工作面长度,m,L1=70m;
L2~工作面平均走向长度,m;
M~煤层平均厚度,m,M=4.82m;
γ~煤层平均容量,t/m3,γ=1.47t/m3;
X~预抽煤层瓦斯含量,m3/t,X=3.57m3/t;
η~瓦斯预抽率,η=30%。
2、本煤层边采边抽量计算
本煤层预抽钻孔在工作面开始回采后,仍可在工作面前方形成的卸压带内继续发挥抽放到作用,相当于一组边采边抽到钻孔对本煤层瓦斯进行抽放。
因工作面回采所引起应力重新分布,在工作面前方有一条超前卸压带,卸压带内煤体裂隙增加,透气性增大,处于此卸压带内钻孔瓦斯涌出量会显著增加,这在许多矿井的抽放工作考察中得到证实。
一般在卸压带内单孔抽放量可提高到平时预抽时的3~5倍、最大可达到10倍左右,随着工作面回采的推动,此起边采边抽的钻孔同样在随之移动并且一直存在,同时工作面原有的预抽钻孔仍有一部分在预抽。
设计回采工作面开采期间的边采边抽利用回采工作面原有预抽钻孔和抽放管路进行。
根据其他地区矿井的抽放经验,当工作面采至钻孔附近时,由于煤体卸压作用,使得边采边抽钻孔的抽放量大大提高,按照《煤矿瓦斯抽放规范》的有关规定及目前的抽放技术,回采工作面边采边抽的抽放量可以达到回采工作面瓦斯涌出量的10~20%,结合本井田其它地区边采边抽的经验,按15%预计抽放量。
(二)邻近层瓦斯抽放量计算
从具有相类似赋存地质情况的其他矿区采用的回风顺槽大直径钻孔抽放邻近层的抽放效果来看,只要确切地掌握邻近层瓦斯涌出情况,钻孔参数合理,该抽放方法可以替代顶板高位巷抽放,工作面瓦斯抽放率可达30~60%以上,结合本井田其它地区邻近层抽放的经验,按50%预计抽放量。
(三)掘进工作面瓦斯抽放量计算
掘进工作面瓦斯抽放采用边掘边抽方式,根据我国煤巷掘进的实际情况,掘进工作面边掘边抽的抽放量可以达到掘进工作面煤壁瓦斯涌出量的20~50%,结合其他透气性系数与衰减系数相当的地区边掘边抽的经验,按掘进瓦斯涌出量的30%左右预计抽放量。
矿井在生产能力为0.6Mt/a生产期间,掘进工作面瓦斯涌出量总共约为1.6m3/min,预计该时期矿井掘进工作面边掘边抽瓦斯量为0.53m3/min左右。
二、矿井瓦斯来源分析
矿井瓦斯来源是确定抽放方法的主要依据,因此,应尽量详细地做好以下测量工作:
测定出掘进、采煤与采空区的瓦斯涌出量分别占全矿井瓦斯涌出量的比例;准确地判断出采区工作面的瓦斯主要来自本煤层还是邻近层。
一般把回采工作面老顶初次冒落前的平均瓦斯涌出量认为是本煤层的瓦斯涌出量,而将老顶初次冒落后的平均瓦斯涌出增加量认为是邻近层的瓦斯涌出量。
(一)矿井瓦斯来源及涌出构成
根据对本煤矿瓦斯涌出量的预测,可以得出本矿井在达产时瓦斯来源由以下三部分组成:
回采工作面(包括围岩及邻近层)的瓦斯涌出、掘进工作面的瓦斯涌出和采空区(包括围岩和邻近层)的瓦斯涌出。
各瓦斯源涌出的瓦斯占矿井瓦斯的涌出比例与矿井的开采深度和矿井的生产接续布局、采掘强度等有关。
经对矿井各部分进行瓦斯涌出量预测结果,可以得出各涌出源所占本矿井瓦斯涌出量的百分比,如表3-2-1恒昌煤矿瓦斯涌出构成表所示:
恒昌煤矿矿井瓦斯涌出量构成表表3-2-1
瓦斯来源
回采工作面
掘进工作面
采空区
矿井平均瓦斯涌出量(m3/min)
涌出量(m3/min)
24.66
1.6
14.77
41.03
所占百分比(%)
60.00
4.00
36.00
100.00
在达产时期的瓦斯涌出构成为:
回采工作面瓦斯占60%,掘进工作面瓦斯占4%,采空区瓦斯占36%,由此可以看出,达产后的瓦斯涌出构成中:
回采工作面和采空区瓦斯涌出量比重较大,分别超过全矿井瓦斯涌出量的45%和35%,掘进面瓦斯涌出量相对比较小。
在整个矿井瓦斯治理工作中,回采工作面和采空区瓦斯治理占重要地位。
(二)回采工作面瓦斯来源及涌出构成
根据前述预测方法及确定的预测参数对一采区回采工作面进行了瓦斯涌出量预测,预测结果,详见表3-2-2。
15号煤层回采工作面瓦斯涌出量预测结果表3-2-2
预测
方法
瓦斯涌出量预测值
本煤层
邻近层
合计
m3/min
m3/min
m3/min
分源法
1.86
22.8
24.66
由表可知:
分源预测法预测出的回采面的绝对瓦斯涌出量为24.66m3/min,其中邻近层瓦斯涌出为回采工作面瓦斯涌出的主要来源,占采面总涌出量的92.46%,邻近层瓦斯涌出量仅占7.54%。
三、抽放瓦斯的必要性
根据国家煤矿安全监察局部颁布的《煤矿安全规程》第145条和《矿井瓦斯抽放管理规范》第9条的规定,有下列情况之一者,矿井必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统。
1、一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min,采用通风方法解决不合理的。
2、矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的:
①大于或等于40m3/min;
②年产量1.6~1.5Mt的矿井,大于30m3/min;
③年产量0.6~1.0Mt的矿井,大于25m3/min;
④年产量0.4~0.6Mt的矿井,大于20m3/min;
⑤年产量小于或等于0.4Mt的矿井,大于15m3/min。
3、开采具有煤与瓦斯突出危险煤层。
本矿井矿井瓦斯涌出量最高时将达41.03m3/min、回采工作面瓦斯涌出量也远远大于5m3/min,需要建立瓦斯抽放系统。
四、抽放瓦斯的可行性分析
(一)开采层抽放瓦斯的可行性
开采层瓦斯抽放的可行性是指在原始透气性条件进行预抽的可能性。
一般用煤层的透气性系数(λ)和钻孔瓦斯流量衰减系数(α)来判断开采层瓦斯抽放可行性。
开采层预抽瓦斯难易程度分类表表3-2-3
抽放难易程度指标
钻孔瓦斯流量衰减系数α(d-1)
煤层透气性系数λ(m2/MPa2·d)
容易抽放
<0.003
>10
可以抽放
0.003~0.05
10~0.1
较难抽放
>0.05
<0.1
恒昌煤矿各煤层的透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数详见表3-2-4
煤层瓦斯基本参数表表3-2-4
煤层编号
煤层原始瓦斯压力(Mpa)
煤层原始瓦斯含量
(m3/t)
煤层透气性系数(m2/Mpa2•d)
钻孔瓦斯流量衰减系数(d-1)
3号煤
0.2
15.45
0.869
0.0336
6号煤
0.36
13
0.984
0.0745
9号煤
0.55
11.5
0.892
0.0826
15号煤
0.35
3.57
0.802
0.0366
从各参数的测定结果来看,15号煤层属于可以抽放煤层。
根据本矿井的瓦斯参数调研情况,分析认为恒昌煤矿预抽本煤层瓦斯基本可行。
(二)邻近层抽放瓦斯的可行性
邻近层抽放瓦斯技术是一项成熟的治理瓦斯灾害的技术,我国的阳泉、松藻、铁法、淮南、淮北和北票等许多抽放瓦斯矿区通过几十年的抽放瓦斯实践得出:
在中、近距离邻近层赋存条件下,只要钻孔参数设计、施工合理,抽放参数选择适宜,都能取得良好的抽放瓦斯效果,工作面邻近层的瓦斯抽放率一般可以达到40~90%。
矿井开拓计划表明,本矿井正式投产后15号煤层为主采层。
受顶板垮落后引起上覆岩层变形势必影响到邻近层,使邻近煤层透气性大大增加,并且8号、9号、11号、12号、13号与14号煤层距离回采煤层比较近,回采时采取施工钻孔或者其他有效的措施对邻近层瓦斯进行抽放是可行的,能在一定程度上解决此煤层瓦斯向回采工作面涌入的问题,只要抽放方式、钻孔参数和抽放参数设计合理,钻孔的施工工艺达到设计要求,邻近层可获得预期的抽放瓦斯效果,因此对邻近层进行瓦斯抽放是可行的。
(三)采空区瓦斯抽放的可行性
恒昌煤矿的回采工作面采用综采放顶煤采煤方法,全部垮落式管理顶板。
根据其它地区实践经验表明采空区存在的大量瓦斯在风压的作用下涌向回采工作面,是造成工作面回风隅角和回风巷道瓦斯超限的主要原因。
同时,国内其它矿井实践证明采空区瓦斯抽放可以取得良好的抽放效果。
因此,抽放采空区瓦斯是可行的,而且势在必行。
综上所述,恒昌煤矿对煤层进行瓦斯抽放是可行的。
第四章煤层瓦斯抽放方法设计
第一节抽放方法的比较和选择
矿井抽放瓦斯是减少矿井和采区瓦斯涌出量的有效途径。
我国煤矿的瓦斯抽放方法按瓦斯来源大致可以分为以下五类:
(1)开采层瓦斯抽放方法;
(2)邻近层瓦斯抽放方法;(3)采空区瓦斯抽放方法;(4)围岩瓦斯抽放方法;(5)综合抽放瓦斯方法。
其中综合抽放瓦斯方法是前四类方法中两种或两种以上方法的配合使用。
选择抽放瓦斯的方法时应遵循如下的原则:
1、选择的抽放瓦斯方法应适合煤层赋存状况、开采巷道布置、地质条件和开采技术条件;
2、抽放方法的选取应根据瓦斯来源及涌出构成进行,应尽可能采用综合抽放瓦斯方法,以提高抽放瓦斯效果;
3、选择的抽放瓦斯方法应有利于减少井巷工程量,实现抽放巷道与开采巷道的结合;
4、选择的抽放瓦斯方法应有利于抽放巷道的布置与维护;
5、选择的瓦斯抽放方法应有利于提高瓦斯抽放效果,降低抽放成本;
6、选择的瓦斯抽放方法应有利于钻场、钻孔的施工、抽放系统管网敷设,有利于增加抽放钻孔的瓦斯抽放时间。
根据抽放方法的选择原则,结合本矿井各开采煤层的赋存及其与邻近层的关系加上瓦斯来源等特点综合考虑后,提出本矿井抽放瓦斯方法。
一、矿井瓦斯抽放方法的选择
(一)回采工作面瓦斯来源及构成
通过本设计第2章对本矿井瓦斯涌出量预测工作,从回采工作面瓦斯涌出量的预测结果可以看出:
根据前述预测方法及确定的预测参数对一采区回采工作面进行了瓦斯涌出量预测,预测结果详见表3-3。
由表可知:
分源预测法预测出的回采面绝对瓦斯涌出量为24.66m3/min,其中邻近层瓦斯涌出为回采面瓦斯涌出的主要来源,占采面总涌出量的92.46%,开采层瓦斯涌出量仅占7.54%。
所以矿井工作面开采过程中瓦斯涌出量中邻近层及其采空区的瓦斯成其主要来源。
(二)本煤层瓦斯抽放方法
1、回采工作面本煤层瓦斯抽放方法
本煤层瓦斯抽放分为开采层未卸压抽放和卸压抽放两种方法。
通过对本矿井本煤层抽放的可行性论证得出:
本矿井15号煤层属于可以抽放煤层,设计在15号煤层回采工作面采用未卸压抽放(预抽)和边采边抽方法;结合涌出量预测结果表明工作面回采时本煤层瓦斯涌出量所占比例比较重考虑。
拟利用工作面进风巷道和回风巷道向煤层施工垂直工作面的顺层长钻孔,在工作面回采前作为预抽钻孔对本煤层瓦斯进行预抽,同时该预抽钻孔还可随着回采工作面的推进前方煤体产生的卸压作用,作为边采边抽对钻孔对煤层进行卸压瓦斯抽放。
从而提高工作面本煤层瓦斯抽放量,减少开采层的瓦斯涌出,回采工作面本煤层瓦斯抽放钻孔布置如图4-1所示。
图4-1回采工作面本煤层瓦斯抽放方案
根据涌出量预测结果,工作面回采时本煤层瓦斯涌出量所占比例比较大,所以在采掘关系允许的情况下,设计进行本煤层区域性瓦斯预抽,即在准备工作面施工本煤层预抽钻孔(方法同上)进行本煤层预抽,这样可以缓解将来回采时瓦斯问题对生产和抽放系统带来的压力。
2、掘进工作面本煤层瓦斯抽放方法
掘进工作面采用通风方法比较困难,特别是掘进工作面进入地质构造区域内,煤层瓦斯含量有可能增大,必须采取边掘边抽方法,减少掘进工作面瓦斯涌出量,以减轻掘进工作面的通风负担。
掘进工作面抽放瓦斯方法主要为利用巷道两帮的卸压条带,向巷道前方施工抽放钻孔进行瓦斯抽放,钻孔布置如图4-2和图4-3所示。
图4-2掘进工作面抽放瓦斯方法示意图(单巷掘进)
图4-3掘进工作面抽放瓦斯方法示意图(双巷掘进)
(三)邻近层瓦斯抽放方法
邻近层瓦斯抽放就是通常所说的卸压层瓦斯抽放。
在煤层群条件下,受开采层的采动影响,其上部或下部的邻近层煤层得到卸压,而产生膨胀变形,煤层透气性大幅度提高。
此时煤层与岩层之间形成的空隙与裂缝,不仅可储存卸压瓦斯,而且也是良好的瓦斯流动通道,为防止邻近层瓦斯向开采层工作面涌出就应当用抽放的办法来处理这部分瓦斯。
对于煤层群开采时,邻近层瓦斯抽放效果较好。
受开采层的采动影响,其上部或下部的邻近煤层得到卸压后会发生膨胀变形,使其透气性大幅度增加,因采动影响而在岩层与煤层之间形成的层间空隙不仅是卸压瓦斯的储存地点,也成为卸压瓦斯良好的流通渠道,因此钻孔穿入或透过这些层间空隙就能取得较好的抽放效果。
国内外对于上邻近层瓦斯的抽放都积累了成熟的经验,可以采用的方法也较多,如顶板巷道、顶板长钻孔、顶板短钻孔等。
通过对矿井瓦斯涌出量预测得出,本矿井回采工作面的邻近层瓦斯涌出量所占比例非常小,对邻近层的瓦斯抽放有以下方案。
方案一、顶板走向(倾向)高位瓦斯抽放巷道抽放
顶板巷道抽放主要是指在开采层的顶部处于采动形成的裂隙内挖掘专用的瓦斯抽放巷道,用来抽放上邻近层的卸压瓦斯。
针对恒昌煤矿的实际条件,可以选择沿15号煤层底板开一条抽放瓦斯的专用巷道,巷道断面4~5m2左右,长度约2500m左右,密封后对煤层瓦斯进行抽放,为了加强瓦斯抽放效果,可以在巷道内沿走向间距为40~60m的步距向其上邻近煤层增打钻孔。
如图4-4所示。
此种抽放瓦斯方法抽放瓦斯有效半径比较大、抽放效果好,一般在采煤工作面比较长且开采强度大,回采过程中瓦斯涌出量剧增且原有的钻孔抽放邻近层瓦斯不能完全解决的情况下使用;且需要另开半煤岩巷或岩巷,工程量大增加抽放成本;在巷道开掘过程中出货、进料困难,加上此专用抽放巷道为长距离的独头巷道,增加了通风安全管理的难度。
基于以上考虑,在能使用其他抽放方法能解决瓦斯问题前不推荐使用。
图4-4上邻近层抽放瓦斯巷道布置示意图
方案二、回风顺槽顶底板穿层钻孔抽放瓦斯
大直径顶板穿层钻孔的布置方式为在回风顺槽内每隔一定距离施工一个大直径钻孔,按预定的方位角与倾角进行施工,使钻孔能穿透回采时产生的卸压带内进行卸压瓦斯的抽放。
回风顺槽顶底板穿层钻孔的布置如图4-5所示:
图4-5回风顺槽倾斜大直径钻孔布置示意图
此种抽放瓦斯方法无需设立专用钻场,在回风顺槽1独立施工,不会受提料、出煤等因素的影响,一般可以取得较好的瓦斯抽放效果。
缺点是钻孔跨越辅运顺槽1是可能存在漏风问题,而且对巷道要求比较高,需要为钻孔进行巷道维护。
(四)采空区瓦斯抽放方法
恒昌煤矿采用采放顶煤工艺,工作面采高为2.2m,同时采用“一进两回”通风方式,大部分瓦斯可以通过风流稀释,而回风隅角瓦斯超限将成为主要的问题,卸压瓦斯部分应坚持“以采空区抽放瓦斯为主”的抽放原则。
采空区瓦斯抽放方法多种多样,按采空区状态划分,可分为半封闭采空区瓦斯抽放和全封闭采空区瓦斯抽放。
1、半封闭采空区瓦斯抽放
半封闭采空区是指回采工作面后方的、工作面回采过程中始终存在、并且随着采面的推进范围逐渐增加的采空区。
由于这种采空区是和工作面通风网络相连通的,在通风压差的作用下来源于各方面的瓦斯涌入采空区后又流进工作面并经由回风流排出,当采空区积存和涌出瓦斯较大时有可能使工作面上隅角或回风流当瓦斯处于超限状态,特别是当顶板冒落时引起采空区瓦斯突然大量涌出对生产构成很大的威胁。
目前对半封闭采空区抽放瓦斯在国内外所采用的主要方式有:
插(埋)管抽放、向冒落拱上方打钻抽放、在老顶岩石中打水平钻孔抽放、直接向采空区打钻抽放、顶板尾巷抽放、工作面尾巷抽放和地面钻孔抽放等。
回采工作面开始回采初期,采空区的瓦斯涌出在初期暂时不会影响矿井的正常生产,但随着矿井开采时间的延长与开采范围的扩大,采空区涌出的大量瓦斯无疑将加重矿井的通风负担。
方案一:
回风顺槽上向钻孔抽放法
该法是在工作面回风巷道内设钻场,向采空区冒落拱上方施工钻孔,使孔底处于初使冒落拱的上方,捕获冒落破坏带的瓦斯,此种抽放方法还可以兼顾抽放来源于上邻近层的瓦斯和采空区积聚瓦斯。
如图4-6所示。
图4-6半封闭采空区上向钻孔瓦斯抽放方案
实践证明该方法对采空区帽落拱内的瓦斯有较好的抽放效果,但是施工钻孔需要施工钻场,如果直接在回风巷壁施工有容易漏风问题。
方案二:
采空区预埋水平管法抽放
采空区预埋水平管法即把管在顶板冒落之前直接预埋或砌筑于采空区内对采空区瓦斯进行抽放,为了取得较好的抽放效果,在预埋管的前端管壁上施工小孔且在预埋时使该管尽量处于煤层顶部浓度较高的区域内。
但其抽放效果不如上向钻孔抽放方法效果好,但施工简单且成本低。
采空区预埋水平管法如图4-7所示。
图4-7半封闭采空区插管抽放方案
该种方法施工简单,但是随着回采后顶板冒落,抽放管路由于埋进采空区内无法回收,增加了抽放管路成本,且抽放效果不如上向钻孔抽放方法效果好。
主要用来针对上隅角瓦斯超限时使用。
方案选择:
通过以上几种方案的介绍,选择方案一“回风顺槽上向钻孔抽放法”作为半采空区瓦斯抽放方法,使其终孔于采空区冒落拱上方,无需专门的钻场,施工简单,抽放方法较好,除了可以抽放采空区帽落拱内的瓦斯外,还可以兼顾抽放来源于邻近层的瓦斯和采空区积聚瓦斯。
2、全封闭采空区瓦斯抽放
全封闭采空区是指工作面(或采区、矿井)已采完封闭的采空区,也称老采空区。
老采空区虽与矿井通风网络隔绝,但采空区中往往积存大量的高浓度瓦斯,它仍有可能通过巷道密闭或隔离煤柱的裂隙往外泄出,从而增加矿井通风的负担和不安全因素。
全封闭采空区瓦斯抽放有以下几种不同的方式:
报废矿井抽放瓦斯、开采已久的老采空区瓦斯抽放、采完不久的采空区瓦斯抽放和地面钻孔抽放等。
对于恒昌煤矿来说,只有在生产的后期才出现大量的全封闭采空区,届时可以设计采用密闭巷道法抽放采空区瓦斯。
该法是在回风顺槽内打密闭,将管子插入采空区直接抽放采空区瓦斯。
详见图4-8。
图4-8全封闭采空区瓦斯抽放方案
(五)其它情况瓦斯抽放方法
如煤与瓦斯突出煤层、地质构造带附近和其他原因引起的异常涌出区等在其他情况下,必须进行施工密集钻孔或充分利用构造的裂隙进行瓦斯的强化抽放。
二、本矿井瓦斯抽放方案确定
本着“符合规范要求、满足使用的前提下,尽可能降低造价、节省投资”来考虑,并考虑尽量减少抽放的井巷工程量、降低抽放成本、缩短出煤工期等因素,根据对回采工作面瓦斯涌出量预测结果,进行本矿井各瓦斯涌出源涌出量的比重分析,综合考虑便于抽放管理等诸多因素后,选择本煤层回采工作面双向施工“顺层长钻孔”预抽,掘进工作面“巷帮顺层钻孔”边掘边抽,邻近层“回风顺槽顶底板穿层钻孔”抽放,以及“回风顺槽上向钻孔抽放法”等以采空区抽放瓦斯为主的采前预抽、边采边抽、边掘边抽、邻近层抽放和采空区抽放相结合的综合抽放方法。
第二节抽放钻孔参数确定
一、钻孔布置
(一)本层瓦斯抽放钻孔参数
1、本煤层预抽瓦斯钻孔布置
钻孔布置方式:
不设钻场,钻孔沿煤层平行于工作面(垂直巷道)布置。
钻孔直径:
钻孔直径大,暴露煤壁面积大,瓦斯涌出量就大,但二者增长并非线性关系,一般选用Φ75~100mm,考虑在本煤层内施工钻孔的实际情况,设计选用钻孔直径Φ75mm,当施工工艺成熟后可适当增大钻孔直径。
钻孔长度:
因工作面长度较大,在一条巷道内施工能达到抽放效果的钻孔有一定困难,故设计在胶带顺槽和辅运顺槽内相向施工,缩短钻孔长度以期提高钻孔成孔率。
工作面内钻孔设计长度为140m。
由于单个钻孔抽放影响范围由于本矿井暂无实测数据,考虑本矿井煤层煤层透气性特性,加上本矿井工作面瓦斯涌出量主要来源于开采层本身,因此需要“密集钻孔”加强预抽工作,故将孔间距取值为6m;又因开采层较厚,单排钻孔对预抽工作不是很好,设计采用两排钻孔进行本煤层预抽,钻孔开孔高程差控制在0.5m左右,实际最佳开孔间距以及钻孔交叉点高程差可以在抽放工作展开后根据实际测量确定。
钻孔间距:
本设计取钻孔间距6m。
具体钻孔开孔位置如图4-9所示。
图4-9本煤层顺层钻孔开孔位置示意图
2、掘进工作面钻孔布置
在回采工作面准备时的巷道掘进在原始煤层中时,掘进工作面钻场应在两侧交错布置钻场,施工和为保证在掘进过程中边掘边抽能达到理想效果,掘进工作面钻场间钻孔搭接长度15m,单巷掘进时在巷道两帮布置钻场,同侧钻场间距50m,钻孔孔径为φ110mm,开孔位置距巷道底板1.0m、开孔高程差0.5m,两个孔均与巷道轴线夹角5~7°之间;钻孔终孔点离巷帮水平距离控制12m左右。
双巷掘进时可只在两巷道外侧布置抽放钻场,钻场间距和单巷掘进时相同;巷道内侧可不布置钻场,可将联络巷作为煤柱抽放钻孔的钻场,施工煤柱瓦斯抽放钻孔,以减少煤壁瓦斯涌出。
边掘边抽工作面抽放钻孔开孔如图4-10,钻孔参数如表4-2所示。
图4-10掘进工作面抽放钻孔开孔位置图
(二)邻近层瓦斯抽放钻孔参数
钻场布置方式:
本组抽放钻孔不设立专用抽放钻场,直接在回风顺槽靠近工作面侧的巷帮上施工。
钻孔直径:
一般钻孔直径越大越好,但考虑在施工钻孔孔径越大,考虑到施工器材一致性,便于维修、施工困难越大的实际情况,设计选用钻孔直径Φ75mm,当施工工艺成熟后可适当增大钻孔直径。
钻孔间距:
本矿井打钻工艺不算太成熟,刚开始施工大直径钻孔具有一定难度,故设计φ75mm的小钻孔,钻孔间距控制在15m左右。
待能施工大直径钻孔后再适当增加钻孔间距。
钻孔长度:
由于钻孔开孔位于回风副巷内,在钻孔跨越回风巷上部时容易出现漏风问题,根据回风巷的掘进断面以及顶板岩性进行综合考虑后,为了避免漏风,钻孔出煤柱高度应大于15m,钻孔终孔于煤层顶板40m左右。
钻孔开孔位置如图4-11所示(俯视图见图4-6所示);钻
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