高位鉆孔采空區(qū)瓦斯高效抽采技術(shù)

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)·26·露天采礦技術(shù)2013年第3期重雷固高位鉆孑L采空區(qū)瓦斯高效抽采技術(shù)武振虎1，強(qiáng)峰2，趙武強(qiáng)2(1．陜西省政府煤礦瓦斯治理駐韓城督導(dǎo)組。陜西韓城715400；2．陜西陜煤韓城礦業(yè)有限公司，陜西韓城71540)摘要：為了有效治理采空區(qū)上隅角瓦斯超限，提出了通過(guò)高位鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯的技術(shù)，并通過(guò)研究采空區(qū)三帶高度的劃分，給出了鉆場(chǎng)和鉆孔的優(yōu)化布置方案，在韓城礦業(yè)有限公司的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果顯著。關(guān)鍵詞：高住鉆孔；瓦斯；上隅角中圖分類(lèi)號(hào)：TD712+623文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1671—981

2、6(2013)03—0026—03我國(guó)為瓦斯災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一【1‘21。煤層回采之后，鄰近層瓦斯將進(jìn)人工作面采空區(qū)內(nèi)賦存，并會(huì)在工作面正常通風(fēng)的影響下向上隅角方向流動(dòng)，導(dǎo)致上隅角瓦斯超限【3羽。同時(shí)在工作面正常來(lái)壓期間，由于頂板的回旋斷裂，擠壓采空區(qū)，使得部分瓦斯瞬間向工作面空間流動(dòng)，造成瓦斯超限，因此必須對(duì)采空區(qū)內(nèi)的瓦斯進(jìn)行有效抽采[7。鍆。通過(guò)鉆孑L進(jìn)行瓦斯抽采為最有效、最常用的技術(shù)措施之一。但是抽采鉆孔如何布置必須遵循一定的原貝1][10l，確保瓦斯高濃度抽采。本文將根據(jù)采空區(qū)“三帶”劃分

3、來(lái)確定瓦斯抽采鉆孔的布置。2采空區(qū)“三帶”高度的確定及其對(duì)瓦斯賦存影響采空區(qū)上方“三帶”高度尤其是冒落帶和裂隙帶的高度直接影響到鉆場(chǎng)的高度、鉆孔的布置位置，因此借助礦壓基本理論確定出冒落帶和裂隙帶的高度和范圍具有十分重要的意義。冒落帶是由頂板下位巖層垮落后形成的，下位巖層垮落后的塊體呈現(xiàn)雜亂無(wú)章地自由堆積狀態(tài)，此時(shí)相對(duì)處于下部的冒落巖塊打破了原有的層位關(guān)系；而上位巖層則以稍大的塊度斷裂，垮落巖塊在采空區(qū)基本保持一定層位排序。裂隙帶位于冒落帶的上方，巖層垮落主要是由于巖層受節(jié)理裂隙的切割，在自重壓力作

4、用下內(nèi)部裂隙張開(kāi)，造成整體結(jié)構(gòu)破壞而形成的。冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶的高度確定方法如下：收稿日期：2012—09—24作者簡(jiǎn)介：武振虎(1973一)，男，陜西大荔人，陜西省政府煤礦瓦斯治理駐韓城督導(dǎo)組組長(zhǎng)，主要從事礦井瓦斯災(zāi)害防治和管理工作。1)冒落帶：冒落帶高度日。按下式計(jì)算：Hl=M／[(K一1)COSOt】(1)式中：H。一沿煤層法線(xiàn)方向冒落帶的高度，m；脅一開(kāi)采層厚度，m；K一冒落帶巖石膨脹系數(shù)；0【一煤層傾角。巖石的膨脹系數(shù)是巖石破碎后處于松散狀態(tài)下的體積與破碎前處于整體狀態(tài)下的體積之比

5、，應(yīng)通過(guò)實(shí)測(cè)獲得，如無(wú)實(shí)測(cè)值，部分巖體可參考表l。表1煤礦中常見(jiàn)巖石膨脹系數(shù)值巖石名稱(chēng)碎脹系數(shù)K粘土頁(yè)巖砂質(zhì)頁(yè)巖硬砂巖1．41．6～1．81．5_1．82)裂隙帶：位于冒落帶之上，裂隙帶下位巖層斷裂后，巖塊是朝采空區(qū)方向錯(cuò)動(dòng)下沉，并在水平力的擠壓下，形成絞接梁式的平衡。裂隙帶與冒落帶是以斷裂后的巖塊能否形成絞接梁的巖層為界。在垂直方向上距冒落帶越遠(yuǎn)，裂隙越?。谎毓ぷ髅嫠椒较蛴呻A段煤柱向工作面中部裂隙越來(lái)越發(fā)育；沿采空區(qū)方向裂隙帶裂隙發(fā)育程度由小_+大_+小。抽采鉆孔在裂隙帶中的終孔位置、高抽巷在裂

6、隙帶中的布置參數(shù)應(yīng)根據(jù)瓦斯涌肼出量而定。裂隙帶高度：H2=100刎(撕+3)+6(2)式中：現(xiàn)一裂隙帶沿煤層法線(xiàn)方向上的高度，m；脅一開(kāi)采煤層厚度，m。裂隙帶的下沉量隨著高度的增加而減小，隨著向采空區(qū)深部距離增加而增加，最后趨于穩(wěn)定。因此大傾角鉆孔，終孔位置在裂隙帶上部，施工透采空區(qū)裂隙帶鉆孔不會(huì)因頂板下沉受到較大影響。3)彎曲下沉帶：位于裂隙帶的上方，緩沉帶的巖層在采場(chǎng)推進(jìn)很長(zhǎng)一段距離后才會(huì)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)重雷圜萬(wàn)方數(shù)據(jù)、露天采礦技術(shù)2013年笫3期·27·動(dòng)緩慢，運(yùn)動(dòng)結(jié)束后在推進(jìn)方向上形成的裂隙，

7、無(wú)論在數(shù)量上還是在深度上都比裂隙帶少和小。緩沉帶運(yùn)動(dòng)的最終結(jié)果是在地表形成沉降盆地。如果在彎曲下沉帶下部施工鉆孔，能抽出濃度較高的瓦斯，但由于裂隙不發(fā)育，抽采阻力大，抽采量不會(huì)很大。3采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)及主要參數(shù)確定高位鉆場(chǎng)抽采瓦斯技術(shù)，是指利用采場(chǎng)上覆巖層活動(dòng)規(guī)律和采空區(qū)瓦斯運(yùn)移積聚規(guī)律，沿著工作面上巷或下巷，在工作面前方每隔一定的距離斜向預(yù)采煤體頂板開(kāi)掘一個(gè)鉆場(chǎng)，并在工作面采空區(qū)頂板裂隙帶范圍內(nèi)布置鉆孔，用來(lái)抽采采空區(qū)內(nèi)的瓦斯，以防止采空區(qū)瓦斯涌人工作面而造成瓦斯超限的抽采技術(shù)，如圖l所示。方向

8、上“扇狀”布置，而后根據(jù)抽采效果來(lái)篩選，直接造成鉆孔利用率低，鉆進(jìn)工程量增加，故建議在具體應(yīng)用時(shí)采用現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)”三帶”的方法來(lái)確定頂板巖層的移動(dòng)情況，以最終確定鉆孔距離煤層的距離。4)鉆孔布置形式。鉆場(chǎng)中鉆孔的布置采用雙斜布置，即沿鉛垂方向和水平上在裂隙帶內(nèi)均根據(jù)頂板裂隙帶的分布狀態(tài)來(lái)確定，參見(jiàn)圖1。5)鉆孔技術(shù)參數(shù)確定。瓦斯抽采中鉆孔直徑和長(zhǎng)度、鉆孔數(shù)量和間距、抽采負(fù)壓和抽采時(shí)間等技術(shù)參數(shù)，要根據(jù)煤層的厚度和采高、瓦斯含量和壓力、工作面推進(jìn)速度和采空區(qū)管理方式、孔隙體