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钻孔抽放半径测定方案
为合理选择抽放钻孔的间距，确定适宜的抽放时间，在-600东翼运输大巷进行了瓦斯抽放半径的实验，特制定本方案。
一、-600东翼运输大巷的煤岩层赋存特征
-600m水平延深东翼运输大巷为穿层全岩巷道，该地层为一单斜构造，地层走向35°～61°，倾向北西，平均倾角8～10°，-600m水平东翼运输大巷按5‰上坡掘进，巷道开门点七层煤位于巷道顶板以上1.5m处，巷道掘进1160m范围内巷道将沿七层煤底板砂岩掘进，剩余740m为穿层掘进，将先后穿过粉砂岩、细粒砂岩、粉砂岩、八层煤、细粒砂岩、粉砂岩、二灰、九层煤。
煤7：厚1.0米，黑色,条痕黑褐色,成分主要为亮煤,镜煤和暗煤,玻璃光泽,阶梯状断口,内生裂隙发育，属半亮型煤，中间夹含黄铁矿结核，容重1.53t/m3。
粉砂岩：厚1.3m，深灰色,薄层状，含植物根及茎部化石。硬度系数ｆ=5。
细粒砂岩，厚度约6.0米，浅灰～灰色,夹线理状及薄层状粉砂岩,断面见叶片化石发育水平,缓波状及波状层理,成分以石英为主,长石次之,含植物化石，钙质胶结，厚层状，裂隙被方解石充填，较坚硬，硬度系数ｆ=６～７。
粉砂岩：厚度为5.5米，深灰色，含植物根化石，下部夹细砂岩薄层条带，含少量植物碎片化石，硬度系数f=3.0。
8煤：厚度0.3m。
细粒砂岩：厚度约为7.0米，浅灰-灰色，致密、坚硬，成份以石英、长石为主，暗色矿物次之，具水平层理，含炭化植物碎片化石，f=5～6.0。
粉砂岩：厚度约为7.6米， 灰色,平坦,参差和贝壳状断口,有泥岩细砂岩夹层,有生物扰动构造,具水平纹理,含少量动植物碎屑化石。f=5～6.0。
二灰：厚度2.0m，灰色,含海百合茎,珊瑚及腕足动物碎片化石,顶,底部不纯,含泥质,裂隙较发育,被方解石充填。
9煤：厚度0.3m。
二、施工设计
1、施工器具：Ф89mm冲击钻头、ZQS-100B型潜孔钻机。
2、施工钻孔参数：
在-600运输大巷两帮内底板以上1.2m处，施工12个穿层钻孔，每3个钻孔为一组，以穿过煤层0.5m为止。每帮施工两组6个钻孔。左帮第一组钻孔：间距分别为1m、0.5m，仰角6°。左帮第二组钻孔分别为：1.5m、2.0m，仰角6°。两组钻孔间距10m。右帮第一组钻孔：间距分别为1m、0.5m，仰角14°。左帮第二组钻孔分别为：1.5m、2.0m，仰角14°。两组钻孔间距10m。
具体参数及示意图如下：
测压孔参数表
组号
编号
钻孔仰角（°）
钻孔与巷道中心线的水平夹角（°）
开空位置距离7煤层距离（m）
煤层倾角（°）
煤层厚度（m）
岩石段长度（m）
钻孔施工长度（m）
左帮一组
1
8
90
4.3m
8
1
15.9
20.5
2
8
90
4.3m
8
1
15.9
20.5
3
8
90
4.3m
8
1
15.9
20.5
左帮二组
4
8
90
4.3m
8
1
15.9
20.5
5
8
90
4.3m
8
1
15.9
20.5
6
8
90
4.3m
8
1
15.9
20.5
右帮一组
7
26
90
4.6m
8
1
15.5
20.3
8
26
90
4.6m
8
1
15.5
20.3
9
26
90
4.6m
8
1
15.5
20.3
右帮二组
10
26
90
4.6m
8
1
15.5
20.3
11
26
90
4.6m
8
1
15.5
20.3
12
26
90
4.6m
8
1
15.5
20.3

图1

图2

图3

图4
三、实验
1、实验原理
根据瓦斯压力测定的方法来对钻孔内进行封孔观测，每组钻孔中间的钻孔实施抽放，通过观测周围钻孔压力的变化来判定，钻孔抽放的影响范围，进而确定钻孔的抽放半径。应用速凝膨胀水泥封孔测定煤层瓦斯压力基本原理是：水泥浆直接封孔，通过水泥膨胀渗入钻孔周边裂隙，杜绝瓦斯泄漏，从而使测出的瓦斯压力值等于真实的煤层瓦斯压力。
1）钻孔施工：钻孔的开孔位置按前期设计的钻孔参数进行钻孔施工。保证钻孔平直、孔形完整，穿透被测煤层。在换钻头过程中，要求保持钻孔的中心点一致，并保持一致的钻孔倾角、方位角度。钻孔打过煤层顶板约0.5m后停止打钻。在钻孔施工中，应准确记录钻孔参数、钻孔见煤深度，煤层厚度，以及钻孔开孔时间、见煤时间及结束时间。并按表2所示格式详细记录。
表2 测压钻孔施工参数记录表

钻孔编号
钻孔参数
岩孔长度（m）
煤孔长度（m）
施工时间
倾角(°)
方位角(°)
孔长(m)
开孔
见煤
终孔

2）提高封孔质量是确保钻孔准确测定煤层瓦斯参数的重要因素。为了提高封孔质量，可以采用机械注水泥砂浆封孔，同时增大封孔长度，以提高封孔的效果。为确保封孔质量，注浆长度应不小于15m，水泥沙浆可配制成能输送的最大浓度。在钻孔施工完成，将准备好的材料和设备输送到钻孔位置后就可以封孔，整个封孔过程需要3～5人协作完成，其中包括一名专业技术人员。钻孔施工完成后立即封孔。封孔示意图如图1所示。
图1测压封孔示意图
3）封孔前期准备
封孔前应有电工到场以保证在封孔期间不断电、掉电、电器设备完好及线路连接正常。调整封孔泵的位置，尽量水平放置，保证其稳定性，放置在安全位置，不严重影响巷道行人。接引水路，正常供水。封孔材料准备完全。封孔前应制定相关安全技术措施。
4）向钻孔送环形测压管
环形管在最前端，并在外层用铁丝扎紧包裹一层纱窗布，一定将测压管立放排水管在下、气管在上。依次连接测压管，并用管钳上紧，逐步送入钻孔内。在连接测压管过程中，管接头处要缠生料带以加强气密性。在送入测压管的过程中，既要保证管路连接正常，又要注意安全，防止测压管沿钻孔掉下伤人、损坏设备等。
当全部管路送入钻孔后，要用钻杆或木条等支撑住孔口木塞，地面用木板垫实。一方面是保证管路稳定，不下滑；另一方面是加强支护，保证注浆后的钻孔及管路稳定性。支撑钻杆或木条要维持到水泥浆凝固后方可撤去，其间不要随意移动。可以用聚氨脂代替木塞，每个孔用6～8支。若同一地点有多个钻孔需要封孔，可以先将所有钻孔的测压管输送完毕后再注浆。
5）注浆
在搅拌桶中将足量水泥、“U”型膨胀剂、速凝剂与清水均匀混合，搅拌成糊状，“U”型膨胀剂的用量为水泥的10％左右，速凝剂的用量为水泥量的2～4％左右。水泥、水膨胀剂、速凝剂的用量比值一般情况下为，水泥：水：膨胀剂＝2：1：0.2。水泥浆的粘度根据钻孔倾角、封孔长度、注浆泵类型及能力等具体情况和现场经验而定。
水泥浆的注入量大概在50Kg/10m钻孔左右。用泥浆泵一次连续将水泥浆注入钻孔内。当估计到注入的水泥浆快达到筛孔管位置时，应由技术人员或资深熟练工人观察测压管口是否有清水回流现象，这个现象被称为回浆或反浆。如果回浆成功则立即停止封孔泵的电源，本孔注浆完毕。完全关闭注浆管球阀，拆卸高压注浆管。
钻孔封完后要及时清洗，防止水泥浆在泵及高压输浆管中凝固或沉淀。
2、全部施工完毕后，将2#、5#、8#、11#钻孔连入抽放管路进行抽放。其中2#、5#抽采负压通过调节控制阀门将负压调节至15kpa；8#、11#钻孔抽采负压通过调节控制阀门将负压调节至20kpa。并记录抽放开始时间。
3、瓦斯压力及瓦斯浓度变化观测方法
1） 测压管理
①必须设专人负责瓦斯压力的测定工作。
②在瓦斯压力测定过程中，应作好各种参数及施工情况的记录。
③被动测压法应每天观测一次。
④在观测中发现瓦斯压力值变化较大，则应增加观测次数
⑤每天通过液位观察管观察放水器内的水量，保证水量不超过容器的1/4。
2）瓦斯压力观测时间
观测记录时间为50天。
3） 瓦斯压力及瓦斯浓度的确定
将观测结果绘制在以时间(d)为横坐标，瓦斯压力(MPa)为纵坐标的坐标图上，当测压时间达到50天时，如压力变化小于0.005 MPa/d，瓦斯浓度变化小于1%/d，测试工作即可结束；否则，应延长时间。
表3 瓦斯压力及抽采负压变化记录格式表
矿井名称 赵官能源 煤层名称 煤层厚度
时 间
表压力（Mpa）
抽采负压（kpa）
1＃
3＃
4＃
6＃
7＃
9＃
10＃
8＃
12＃
2#
5#
8#
11#

备注

表4 瓦斯浓度变化记录格式表
矿井名称 赵官能源 煤层名称 煤层厚度
时 间
瓦斯浓度（%）
抽采瓦斯浓度（%）
1＃
3＃
4＃
6＃
7＃
9＃
10＃
8＃
12＃
2#
5#
8#
11#

备注

4、抽放半径的确定方法
根据瓦斯压力、钻孔内瓦斯浓度的变化情况分别绘制每一个钻孔的变化曲线。钻孔压力测定值成为0或者负压状态且钻孔内瓦斯浓度与相邻钻孔内抽放浓度相同的钻孔，为抽采影响范围内的钻孔。受影响的钻孔与抽放钻孔的最大距离则为钻孔的抽放半径。
5、瓦斯抽放时间的确定
分析抽采半径内的钻孔压力及浓度的变化曲线，确定瓦斯抽放的合理时间段。

附件：

抽采半径实验数据表
矿井名称 赵官能源 煤层名称 煤层厚度
时 间
表压力（Mpa）
抽采负压（kpa）
1＃
3＃
4＃
6＃
7＃
9＃
10＃
8＃
12＃
2#
5#
8#
11#

备注

瓦斯浓度变化记录表
矿井名称 赵官能源 煤层名称 煤层厚度
时 间
瓦斯浓度（%）
抽采瓦斯浓度（%）
1＃
3＃
4＃
6＃
7＃
9＃
10＃
8＃
12＃
2#
5#
8#
11#

备注