立体交叉钻孔布置方式以及抽采效果考察.doc

立体交叉钻孔在瓦斯预抽中的运用
1.前言
随着开采深度和强度的增加，瓦斯涌出量不断增大，瓦斯超限成为我矿威胁安全，制约生产的突出矛盾。加强瓦斯抽放已成为解决此矛盾主要手段，也是国家瓦斯治理“十六字”方针的要求，本文通过对3207回风顺槽应用立体钻孔预抽本煤层瓦斯效果的分析，为王坡矿井煤层瓦斯抽放提供依据。
2.立体交叉钻孔的布置方式
立体交叉钻孔布置间距为2.5 m，施工40个钻孔，钻孔成三花眼布置，开孔处于高位的钻孔，开孔高度1.5m，迎向工作面80°，钻孔仰角均为3°；开孔处于低位的钻孔，开孔高度1.3m，平行于工作面，钻孔仰角均为3°，立体交叉钻孔布置见图1，钻孔参数见表1，抽放钻孔长度为45～159 m左右，钻孔直径均为94mm，共进尺1747.5m。
钻孔封孔材料采用聚胺脂，封孔导管采用双抗（抗静电、阻燃）聚乙烯管，封孔段长度为8m，封孔管长度10m。钻孔封孔后，采用DN75蛇形管将钻孔封孔管与工作面的抽放管相联接。

图1 立体交叉钻孔布置图
表1 立体交叉抽采钻孔参数表
孔号
与巷道夹角（°）
倾角（°）
孔径（mm)
设计孔深(m)
竣工孔深( m)
钻孔距离（m)
27
80
1
113
160
56
2.5
28
80
1
113
160
59
2.5
29
80
1
113
160
46
2.5
30
80
0
113
160
49
3
31
80
1
113
160
31
2
32
80
0
113
160
31
3
33
80
1
113
160
49
2.5
34
80
1
113
160
41
2.5
35
80
1
113
160
43
2.5
36
80
1
113
160
50
3
37
80
0
113
160
49
2.5
38
80
1
113
160
46
2.5
39
80
1
113
160
70
2
40
80
1
113
160
55
2.5
41
80
1
113
160
75
2.5
42
90
0
113
160
56
3
43
90
0
113
160
54
2.5
44
90
1
113
160
74
2.5
45
90
1
113
160
57
2.5
46
90
-1
113
160
46
2.5
47
90
0
113
160
104
2.5
48
90
0
113
160
56
2.5
49
90
0
113
160
46
2.5
50
90
-1
113
160
57
2.5
51
90
-1
113
160
66.5
2.5
52
90
0
113
160
46
2.5
53
90
0
113
160
56.5
2.5
55
90
-1
113
160
97.5
2.5
56
90
0
113
160
150
2.5
57
90
0
113
160
31
2.5
3.立体交叉钻孔抽采效果考察
在施工过程中，我们对3207立体交叉钻孔中的30个钻孔的单孔进行了抽采参数（抽采量、抽采浓度、抽采负压）考察。典型钻孔的抽采特征见图2～图5所示，其抽放负压为4.4～7.8kPa，抽放浓度为2%～94.6%，单孔抽放量为0.01～0.39m3/min。

图2 27#钻孔抽采参数考察特征曲线图

图3 28#钻孔抽采参数考察特征曲线图

图4 36#钻孔抽采参数考察特征曲线图

图5 38#钻孔抽采参数考察特征曲线图
通过对上述试验钻孔的考察总结可知，立体交叉钻孔的平均百米抽采量是0.2547m3/min.hm，衰减系数为0.0798d-1。
4.立体交叉钻也抽采效果与其它钻孔布置方式抽采效果的对比
为了更进一步确定立体交叉钻孔的抽放效果，我们还在3207回风顺槽中分别进行了平面交叉钻孔、顺层平行钻孔试验。
4.1平面交叉钻孔的效果考察
（1）布置方式。平面交叉布置钻孔间距为2.5 m，施工30个钻孔，钻孔开孔高度相同，开孔位置距底板1.3m，钻孔仰角均为3°，平面交叉钻孔布置见图6。实际钻孔施工进尺为2074.6m。抽放钻孔长度为45～159 m左右，钻孔直径均为94mm。封连孔工艺与立体交叉钻孔的封连孔工艺相同。

图6 平面交叉钻孔布置图
（2）抽采效果考察。对3207工作面平面交叉钻孔中的20个钻孔进行了单孔抽采参数（抽采量、抽采浓度、抽采负压）考察。其抽放负压为9.4～21.7kPa，抽放浓度为2%～94.6%，单孔抽放量为0.001～0.099m3/min。平均百米抽采量是0.0287m3/min.hm，衰减系数为0.1752d-1。
4.2顺层平行钻孔的效果考察
（1）布置方式。顺层平行钻孔布置间距为2.5 m，施工30个钻孔，钻孔开孔高度相同，开孔位置距底板1.3m，钻孔仰角均为3°，实际钻孔施工进尺为1606.5m。抽放钻孔长度为45～159 m左右，钻孔直径均为94mm，钻孔倾角为3°。封连孔工艺与立体交叉钻孔的封连孔工艺相同。
（2）抽采效果考察。对3207工作面顺层平行钻孔中的20个钻孔进行了单孔抽采参数（抽采量、抽采浓度、抽采负压）考察。其抽放负压为12.7～21.7kPa，抽放浓度为3%～27.8%，单孔抽放量为0.002～0.0315m3/min。平均百米抽采量是0.01981m3/min.hm，衰减系数为0.2101d-1。
5.三种布置方式抽采效果的比较
通过上述三种钻孔布置方式抽采效果的考察可知，3207回风顺槽原抽采钻孔的平均百米抽采量为0.0198m3/min.hm，衰减系数为0.2101d-1；平面交叉钻孔的平均百米抽采量为0.0287m3/min.hm，衰减系数为0.1752d-1；立体交叉钻孔的平均百米抽采量为0.2547m3/min.hm，衰减系数为0.0753d-1。
以上数据充分说明立体交叉的抽采效果很大程度上要优于平面交叉布孔和平行布孔。
6．结论
通过大量实践试验，我们初步确定在我矿的本煤层预抽瓦斯钻孔施工方式将以立体交叉钻孔布置为主，辅助以顺层平行钻孔、平面交叉钻孔等施工方式。目前，立体交叉钻孔已在3212运输顺槽、3212辅助进风巷和3201运输顺槽全面推广应用，再加上封孔工艺改进等措施，预抽放瓦斯效果也有了较明显的提高。
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