保护层回采工作面高位钻孔布置探讨

保护层回采工作面高位钻孔布置探讨

梁 磊

（淮北矿业集团 袁店一井煤矿，安徽 淮北 235000）

【摘要】高位孔必须布置在合理层位，在钻孔服务期间最大限度拦截瓦斯，达到防止工作面瓦斯超限和提高抽采量的目的。高位钻孔关键在于确定钻孔层位、终孔间距、前后钻场间距、前后钻孔压茬距离，如处理不好钻场、钻孔、煤层和采空区相互之间的空间关系，肯定会达不到预期的抽采效果，甚至事倍功半。

【关键词】合理层位、压茬距离、抽采效果

1 引言

我矿自2011年投产以来，已累计回采保护层工作面12个，积累了一定的实践经验，但回采期间对卸压瓦斯和采空区瓦斯治理钻孔布置层位和压茬距离没有进行系统的考察和分析，因此，在进行相关设计中经验主义比重较多。该项目利用正在回采的1035工作面对高位钻孔的抽采效果进行考察和分析，为后续保护层工作面高位钻孔设计提供了科学依据。

2 工作面概况

1035工作面设计2个高位钻场，分别位于风巷中部及收作线外，施工高位钻孔控制里、外段工作面。每个钻场施工4个定向高位钻孔，控制面内距风巷0～60m区域，孔底距煤层顶板15～20m，钻孔最深380m，钻孔压茬50m，孔径113mm，钻孔工程总量2700m。

在工作面老顶初次跨落前，在风巷设计施工一组斜交钻孔抽采冒落带积存瓦斯，钻孔终孔距煤层顶板3～5m，距风巷向下15～20m。

3 实施思路

3.1 需要研究的问题

高位钻孔压茬距多少？何时能发挥作用？——解决钻孔压茬问题。

层位与抽采效果的关系？钻孔何时失效？——解决钻孔布置层位问题。

3.2 研究方法

掌握工作面与钻孔动态位置关系。把施工的钻孔轨迹画到工作面的平剖面图上，根据每日回采线的变化，上图分析钻孔与工作面卸压范围的空间位置关系。

加大单孔测量频次。由每周测定一次改为每天测定一次，准确掌握每个钻孔的抽采参数变化情况。

综合分析。结合钻孔抽采数据、工作面位置、钻孔位置，综合分析总结钻孔抽采有效范围，为下一步钻孔优化设计提供依据。

4 项目成果

4.1 钻孔何时发挥作用

以往设计，一般考虑钻孔压茬距离为30m，当工作面回采至采线2时，认为下一个钻场钻孔即可发挥作用。实际上通过观测发现，当工作面推进至钻孔位置时，多数钻孔并未发挥作用，经分析，受采动卸压角影响，此时裂隙未发育。

经科研考察，我矿10煤工作面采动卸压角为59°，后经验证与实际基本相符。

因此，通过图示分析，钻孔压茬要至少保证42m压茬距离，若仍按30m压茬距离设计，将出现12m范围的控制盲区。

图1 高位钻孔布置图

4.2 钻孔何时失效

工作面距钻场59m（法距约8.5m）处开始，抽采混合流量明显增加，抽采浓度大幅下降，当钻孔距煤层法距5.3m时抽采浓度进一步下降，此时钻孔基本失效。

因此，当钻孔法距距煤层距离小于8.5m开始，钻孔抽采效果开始下降，此时应适当控制抽采能力，保证下一轮钻孔抽采能力；当钻孔法距距煤层距离小于5.3m开始，钻孔已无法有效发挥抽采作用，因此该位置处需对钻孔停止抽采。

图2 2#高位钻场抽采曲线

4.3 钻孔层位如何布置

钻孔总混合流量正常处于20-40m3/min，最大抽采浓度45%，最大抽采纯量10.26m3/min，此时拦截钻孔距煤层法距基本位于20-30m之间，距工作面约53m。当钻场距工作面40m（最小法距约17m）时，钻孔抽采纯量明显下降。从分析来看，高位钻孔距煤层法距小于17m开始抽采效果开始下降，其最佳控制层位为距煤层法距22-26m。

从单孔抽采量来看，抽采效果较好且稳定时层位为距煤层法距22m-26m，如1-6、2-1、2-2、2-3、3-3、3-4所示。大部分有效钻孔距煤层法距15-17m时抽采效果开始下降，至距煤层法距8-10m处开始大幅下降，直至法距5m左右失效。

图3 高位钻孔单孔抽采曲线

5 结论

1.钻孔设计中要充分考虑卸压角对钻孔压茬距离的影响，避免形成钻孔控制盲区。

2.高位钻孔最佳控制层位为距煤层法距22-26m（约4.8-5.7倍采高），当钻孔距煤层法距小于17m（约3.7倍采高）时抽采效果开始明显下降。

3.钻孔压茬距离要根据钻孔法距层位确定，压茬处（考虑卸压角）前一轮钻孔距工作面法距不小于10m。

4.工作面回采过程中要对钻场抽采能力进行动态调控，当钻孔距煤层法距小于8m时应适当控制其抽采负压，当钻孔距煤层法距小于5m时应停止该钻孔的抽采，保证有效钻孔抽采负压。

参考文献：

[1]蔡文鹏, 刘健, 孙东生,等. 顶板走向高位钻孔瓦斯抽采技术的研究及应用[J]. 中国安全生产科学技术, 2013, 9(12):4.

[2]蔡文鹏, 刘健, 孙东生, 姜二龙, 等. (2013). 顶板走向高位钻孔瓦斯抽采技术的研究及应用. 中国安全生产科学技术, 9(12), 4.

作者简介：

梁磊，男，汉族，1987年3月出生，安徽淮北人；2011年7月毕业于安徽理工大学安全工程专业，现于淮北矿业集团袁店一井煤矿工作。