第8章-開采層瓦斯抽采

1、煤礦瓦斯,第三篇 煤礦瓦斯開發(fā)利用,本層抽采,第一節(jié) 抽采方式的選擇 第二節(jié) 巷道預(yù)抽 第三節(jié) 鉆孔預(yù)抽 第四節(jié) 邊采(掘)邊抽,第一節(jié) 抽采方式的選擇 開采層瓦斯抽采，是指抽采開采煤層本層的瓦斯；也即當(dāng)開采層瓦斯含量很高，采掘過(guò)程中瓦斯涌出量很大，而單純依靠通風(fēng)的方法難以完全解決瓦斯問(wèn)題時(shí)，所采取的可行和有效的措施。開采層的瓦斯抽采包括預(yù)抽、邊采(掘)邊抽和強(qiáng)化抽采等方式，若再細(xì)分則預(yù)抽又可分為巷道預(yù)抽和鉆孔預(yù)抽，而鉆孔預(yù)抽還可分為地面鉆孔預(yù)抽與井下鉆孔預(yù)抽。,一、本煤層抽采方法 1.預(yù)抽 預(yù)抽是在開采煤層采掘之前，預(yù)先抽采煤體中的瓦斯的方式，屬于未卸壓煤層的瓦斯抽采；是通過(guò)巷道或鉆孔抽采未

2、受采動(dòng)影響或未經(jīng)人為松動(dòng)卸壓的煤層中瓦斯的方法。,2.邊采(掘)邊抽 邊采(掘)邊抽，是在未經(jīng)預(yù)抽、或雖經(jīng)預(yù)抽尚未達(dá)到最佳效果，包括抽采鉆孔數(shù)量不夠和預(yù)抽時(shí)間不足等原因致使采掘過(guò)程中瓦斯涌出量仍然很大的情況下，在采掘工作進(jìn)行過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行抽采瓦斯工作的抽采方式。這種方式的實(shí)質(zhì)是，利用采掘時(shí)的卸壓效應(yīng)抽采瓦斯。邊采邊抽是在開采層回采工作面前方或厚煤層的未采分層(上或下)布置鉆孔，依靠工作面推進(jìn)時(shí)的卸壓效應(yīng)抽采工作面前方或未采分層煤體中的瓦斯；邊掘邊抽是在掘進(jìn)巷道的兩幫布置鉆孔，利用巷道掘進(jìn)的卸壓效應(yīng)，抽采巷道工作面前方和兩幫煤體中的瓦斯。,3.強(qiáng)化抽采 強(qiáng)化抽采是針對(duì)一些透氣性極低、采用常規(guī)的預(yù)

3、抽方式尚難奏效的煤層而采取的抽采方式。這種方式是利用專門的措施，人為地提高煤層的透氣性能，來(lái)提高抽采瓦斯效果的。專門措施包括水力壓裂、水力割縫、松動(dòng)爆破、煤層的物理化學(xué)方法處理和鉆沖誘發(fā)噴孔(對(duì)于突出煤層)等措施。雖然強(qiáng)化抽采還未完全解決，有待今后繼續(xù)研究和實(shí)踐，但已初見成效，顯示出好的前景。,二、煤層瓦斯合理預(yù)抽方式確定 煤層瓦斯合理預(yù)抽方式是指在一定的煤層賦存條件下，具有瓦斯抽采效果最好、工程量較小、施工作業(yè)相對(duì)容易的煤層瓦斯預(yù)抽方法。當(dāng)采用一種以上鉆孔方式預(yù)抽煤層瓦斯時(shí)，合理瓦斯預(yù)抽方式的確定主要從如下三個(gè)方面著手： (1)相同鉆孔密度下的瓦斯抽采率； (2)達(dá)到相同瓦斯抽采率所需鉆孔密

4、度； (3)鉆孔施工作業(yè)難易程度。,總之，開采層瓦斯抽采方式需根據(jù)煤層的自然條件(瓦斯壓力、含量、透氣性、煤層厚度、傾角等)和礦山技術(shù)條件(礦井的開采部署和巷道布置等)綜合考慮選擇確定，應(yīng)達(dá)到適應(yīng)礦井的總體部署，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理、抽采瓦斯效果好的目的。,第二節(jié) 巷道預(yù)抽 巷道預(yù)抽是20世紀(jì)50年代初，我國(guó)撫順礦區(qū)成功試驗(yàn)本煤層預(yù)抽瓦斯時(shí)最初采用的一種抽采瓦斯方式；就是在采區(qū)回采之前，按照采區(qū)設(shè)計(jì)的巷道布置，提前把巷道掘出來(lái)，構(gòu)成系統(tǒng)，然后將所有入、排風(fēng)口都加以密閉，同時(shí)，在各排風(fēng)口密閉處插管并鋪設(shè)抽采瓦斯管路，將煤層中的瓦斯預(yù)先抽采出來(lái)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的抽采，待瓦斯降低至規(guī)定的范圍后，即可回采。抽

5、采瓦斯巷道的設(shè)計(jì)與布置，除必須完全適應(yīng)將來(lái)開采需要外，還要充分利用瓦斯流動(dòng)的特性，既能抽采本采段的煤層瓦斯，又能截抽下段煤層瓦斯。基于這一考慮，一般都將瓦斯巷道布置在煤層頂分層和上、下段之間的階段煤柱中，其巷道布置如圖8-1 所示。,圖8-1 龍風(fēng)礦瓦斯抽采巷道布置平、斷面圖 1密閉；2運(yùn)輸巷；3排風(fēng)巷；4軌道下山；5回風(fēng)下山；6煤層頂板；7夾矸；8煤層底板,一、巷道預(yù)抽瓦斯的優(yōu)點(diǎn) (1)可以提前將采區(qū)的準(zhǔn)備巷道掘出來(lái)，不影響生產(chǎn)正常接替。 (2)煤壁暴露面積大，有利于瓦斯涌出和抽采。 (3)在掘進(jìn)瓦斯巷道時(shí)，對(duì)該區(qū)的瓦斯涌出形式、地質(zhì)構(gòu)造等能進(jìn)行進(jìn)一步了解，有利于采取對(duì)策，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。 (

6、4)對(duì)下段(或下一個(gè)水平)采區(qū)和鄰區(qū)的煤層瓦斯，可起到一定的釋放和截抽作用。,二、巷道預(yù)抽瓦斯的缺點(diǎn) (1)掘進(jìn)時(shí)瓦斯涌出量大，施工困難。 (2)在掘進(jìn)瓦斯巷道時(shí)，約有占煤層總瓦斯量20%的瓦斯釋放出來(lái)隨風(fēng)流排掉，減少了可供抽采的瓦斯量。 (3)瓦斯巷道中的密閉，由于礦壓的作用，很難保持其氣密性，空氣容易進(jìn)入密閉內(nèi)，使抽出瓦斯?jié)舛冉档汀?(4)巷道布置必須符合采煤工作要求，不能隨意改變。 (5)巷道至少要被封閉23年時(shí)間，年久失修，給后期采煤維修巷道增加了工作量，也給煤層頂板管理帶來(lái)一定困難。,三、巷道預(yù)抽瓦斯的效果 巷道抽采瓦斯的效果，在一定的煤層條件下與煤巷暴露的煤壁面積大小有關(guān)，同時(shí)與煤

7、層的厚度和透氣性能有關(guān)。除在撫順礦區(qū)外，在淮南謝二礦、淮北蘆嶺礦、焦作李封礦，以及靖遠(yuǎn)魏家地礦等礦井進(jìn)行過(guò)的巷道法預(yù)抽開采層瓦斯的效果也不錯(cuò)，這些礦區(qū)的煤層是中厚及厚煤層，透氣性都較好。,表8-1 焦作李封礦巷道預(yù)抽情況,表8-2 淮北蘆嶺礦巷道預(yù)抽情況,第三節(jié) 鉆孔預(yù)抽 鉆孔預(yù)抽是國(guó)內(nèi)外目前抽采開采層瓦斯的主要方式，有地面鉆孔抽采和井下布孔抽采2種。地面鉆孔抽采方式即由地面向開采煤層打鉆抽采瓦斯，美國(guó)還試驗(yàn)成功了定向拐彎鉆孔的新工藝，在國(guó)外以美國(guó)和前蘇聯(lián)采用的較多；我國(guó)只是少數(shù)礦區(qū)進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)。目前在國(guó)內(nèi)一些礦區(qū)已開始著手地面鉆孔抽采瓦斯的開發(fā)評(píng)價(jià)試驗(yàn)，被列為煤層氣的開發(fā)進(jìn)行部署。,1952

8、年，撫順礦務(wù)局龍鳳礦繼試驗(yàn)成功巷道法抽瓦斯之后，又試驗(yàn)成功了預(yù)抽開采層瓦斯的鉆孔法，不僅在撫順礦區(qū)全面推廣，并且在其他不同煤層條件和透氣性能的礦井?dāng)U大試驗(yàn)和應(yīng)用。 井下鉆孔布孔方式在各個(gè)礦井并不完全相同，基本方式有穿層鉆孔和順層鉆孔2類。,一、穿層鉆孔 布置穿層鉆孔時(shí)，一般將鉆場(chǎng)設(shè)在底板巖石巷道或鄰近煤層巷道中，也有的將鉆場(chǎng)設(shè)在頂板巖層中，由鉆場(chǎng)向開采煤層打鉆，貫穿煤層全厚。開采層在經(jīng)過(guò)預(yù)抽后再進(jìn)行采掘工作，從而解決了掘進(jìn)和采煤全過(guò)程的瓦斯問(wèn)題。撫順、中梁山、峰峰、淮南、淮北、六枝、焦作、鶴壁、漣邵、天府、松藻、芙蓉、包頭、北票、萍鄉(xiāng)、水城、盤江等礦區(qū)的一些礦井都有采用。部分礦井抽采鉆孔的布置

9、方式如圖8-28-5所示。,圖8-2 撫順底板鉆孔預(yù)抽瓦斯布置圖,圖8-3 中梁山礦底板茅口巷道預(yù)抽瓦斯穿層孔布置圖,圖8-4 蘆嶺礦底板穿層鉆孔布置圖,圖8-5 芙蓉白皎礦底板穿層鉆孔布置圖 1、2、3221、223、225底板巖巷；42212機(jī)巷；6、10、152212、2232、2252風(fēng)巷； 7、12、142212、2232、2252瓦斯巷(兼下區(qū)段機(jī)巷)：5、8、9、11、13、16四煤層巷道； 17二煤層；18四煤層；19二煤層順層鉆孔,圖8-6 平頂山頂板穿層鉆孔預(yù)抽瓦斯方法,圖8-7 綜合鉆場(chǎng)鉆孔預(yù)抽瓦斯方法,圖8-8 立井揭煤層超前鉆孔預(yù)抽瓦斯方法,圖8-9 石門揭煤層超前鉆

10、孔預(yù)抽瓦斯方法,(一)鉆場(chǎng) 鉆場(chǎng)是為穿層鉆孔抽采瓦斯而設(shè)計(jì)的專用硐室，鉆場(chǎng)布置的基本要求是： (1)鉆場(chǎng)間距應(yīng)滿足有效抽采瓦斯的要求； (2)鉆場(chǎng)斷面、長(zhǎng)度應(yīng)能滿足布孔和便于鉆機(jī)施工的要求，同時(shí)應(yīng)滿足避免鉆場(chǎng)積聚瓦斯的要求； (3)在滿足不同布孔(上向孔、下向孔或不同方位角的水平孔)要求和鉆場(chǎng)所處巖層巖質(zhì)允許的前提下，鉆場(chǎng)斷面和長(zhǎng)度應(yīng)力求最小，以降低掘鑿費(fèi)用； (4)鉆場(chǎng)應(yīng)避開巖層破壞帶，以便為鉆孔封孔嚴(yán)密創(chuàng)造條件，減少不必要的維護(hù)費(fèi)和實(shí)現(xiàn)安全、高質(zhì)量的抽采瓦斯； (5)鉆場(chǎng)的支護(hù)應(yīng)牢固可靠。,表8-3 部分煤礦抽采瓦斯鉆場(chǎng)參數(shù)表,(二)鉆孔 預(yù)抽煤層瓦斯的穿層鉆孔是指在鉆場(chǎng)內(nèi)開孔、穿過(guò)巖層進(jìn)

11、入并一直穿透全煤層或多個(gè)煤層的鉆孔。為充分發(fā)揮鉆場(chǎng)的作用，可根據(jù)單孔的有效影響范圍和抽采瓦斯需控制的面積，在一個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)布置若干個(gè)鉆孔。 1.鉆孔布置 為使開采層瓦斯得到有效地抽采，應(yīng)根據(jù)抽采鉆孔的效有影響范圍(或稱有效半徑)，在煤層中均勻布孔，于煤層的層面上形成網(wǎng)格式的布置。一般在鉆場(chǎng)內(nèi)都采用沿傾斜和走向的扇形布孔方式。鉆孔參數(shù)可根據(jù)公式8-15及圖8-1012所示進(jìn)行計(jì)算。,圖8-10 底板鉆場(chǎng)的上向孔 煤層傾角；H上向孔孔升高度,圖8-11 頂板鉆場(chǎng)的上向孔 煤層傾角；H上向孔孔升高度,(1)垂直于煤層走向鉆孔的傾角和長(zhǎng)度 垂直于煤層走向的抽采瓦斯鉆孔傾角、長(zhǎng)度L按下式計(jì)算： 式中 鉆孔的

12、傾角，； H上向孔的升高高度或下向孔的下降深度，m； L垂直于煤層走向水平鉆孔的長(zhǎng)度，m； 煤層傾角，； l鉆孔長(zhǎng)度，m。,(8-1),(8-2),公式中 前面的號(hào)按鉆場(chǎng)位置和鉆孔方向選?。恒@場(chǎng)在底板時(shí)，上向孔取“-”、下向孔取“ + ”；鉆場(chǎng)在頂板時(shí)，上向孔取“ +”、下向孔取“ -”。 公式中括號(hào)內(nèi)前面的號(hào)，按鉆場(chǎng)位置和鉆孔方向選?。恒@場(chǎng)在底板時(shí)，上向孔取“ + ”、下向孔取“ -”；鉆場(chǎng)在頂板時(shí)，上向孔取“ -”、下向孔取“+”。,(2)斜交于煤層走向的夾角、傾角和長(zhǎng)度 斜交于煤層走向的鉆孔夾角、傾角、長(zhǎng)度l按下式計(jì)算： 式中 鉆孔夾角，； B垂直于煤層走向鉆孔的終點(diǎn)與斜交鉆孔終點(diǎn)之間的

13、距離，m； L垂直于煤層走向水平鉆孔的長(zhǎng)度，m； 鉆孔傾角，； l鉆孔長(zhǎng)度，m。,(8-3),(8-4),(8-5),圖8-12 斜交煤層鉆孔示意圖 l斜交于煤層走向的鉆孔長(zhǎng)度；斜交于煤層走向的夾角：斜交于煤層走向的鉆孔傾角,2.鉆孔的有效抽采半徑 鉆孔的有效抽采半徑是指在規(guī)定的抽采時(shí)間內(nèi)鉆孔抽采瓦斯的有效影響范圍，其范圍之大小與煤質(zhì)、瓦斯等因素有關(guān)，應(yīng)從實(shí)際抽采中測(cè)定。應(yīng)找出抽采范圍與時(shí)間的關(guān)系，并建立孔中瓦斯壓力與流量的關(guān)系式，然后根據(jù)不同抽采時(shí)間的影響距離和鉆孔的不同瓦斯壓力情況下的瓦斯量確定抽采鉆孔合理間距。 (1)高透氣性非突出煤層鉆孔的有效抽采半徑考察 高透氣性非突出煤層瓦斯抽采鉆

14、孔不但流量較大，而且短時(shí)間內(nèi)的有效抽采半徑也非常大。,撫順礦區(qū)在20世紀(jì)50年代就進(jìn)行過(guò)這方面的試驗(yàn)考察工作。試驗(yàn)區(qū)選擇在龍鳳礦-520水平的507采區(qū)。如圖8-13所示，試驗(yàn)結(jié)果如圖8-14所示。,圖8-13 龍鳳礦507采區(qū)鉆孔布置平面圖,圖8-14 抽采時(shí)間與抽采半徑關(guān)系圖,根據(jù)實(shí)測(cè)，瓦斯壓力p與流量Q的關(guān)系式為： 式中 p瓦斯壓力，MPa； Q瓦斯流量，m3/min。 在撫順礦區(qū)龍鳳礦，就一個(gè)區(qū)域或一個(gè)煤層而言，當(dāng)一個(gè)鉆孔的流量值降到0.1m3/min以下時(shí)，在安全上考慮已失去了抽采的必要。因此，可根據(jù)8-6式計(jì)算出當(dāng)鉆孔瓦斯流最為0.1m3/min時(shí)，孔中的瓦斯壓力為0.193MPa

15、，即近似于0.2MPa，故可定壓力值0.2MPa為“有效抽采壓力值”。,(8-6),“預(yù)抽減壓線”與“有效抽采壓力線”的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的距離，就是在規(guī)定或允許的時(shí)間內(nèi)抽采瓦斯的“有效影響距離”或抽采“有效半徑”。如果把抽采有效壓力線繪在圖上，即可找出不同抽采時(shí)間應(yīng)取的鉆孔間距。 設(shè)龍鳳礦的預(yù)抽瓦斯時(shí)間為30個(gè)月，抽采有效壓力為0.2MPa，則它們之交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的距離為42m，那么兩個(gè)鉆孔間的距離應(yīng)不超過(guò)84m。如果在84m的區(qū)間內(nèi)加密鉆孔，就可以縮短抽采時(shí)間，提高抽采效果。,在煤層透氣性較好的龍鳳礦，抽采瓦斯沿走向影響范圍很大。單一鉆孔，抽采1個(gè)月。能使走向距離50m遠(yuǎn)的煤層瓦斯壓力開始下降；一個(gè)鉆

16、場(chǎng)3個(gè)鉆孔抽采，經(jīng)過(guò)8個(gè)月時(shí)間，能使走向距離210m內(nèi)的煤層瓦斯壓力受到影響。經(jīng)推算得知，如抽采30個(gè)月，能使420m內(nèi)的煤層壓力降到有效壓力值。抽采時(shí)間與走向有效抽采半徑的關(guān)系見表8-4。,表8-4 抽采時(shí)間與鉆孔走向有效抽采半徑關(guān)系表,(2)低透氣性突出煤層鉆孔的有效抽采半徑考察 低透氣性突出煤層瓦斯抽采鉆孔不但流量較小，而且長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的有效抽采半徑也非常小。 在“七五”期間，北票礦務(wù)局試驗(yàn)低透氣性突出煤層預(yù)抽瓦斯時(shí)也進(jìn)行了鉆孔抽采瓦斯有效半徑的考察。試驗(yàn)地點(diǎn)選在臺(tái)吉豎井-550m水平的2、6號(hào)鉆場(chǎng)中，以考察東、西翼的有效抽采半徑。 對(duì)照實(shí)際抽采瓦斯量的資料若以抽采10#層原始瓦斯含量的 2

17、0%定為有效半徑的依據(jù)，則抽采時(shí)間為1年時(shí)，直徑86mm鉆孔的有效抽采半徑在東、西翼分別約為6.5m和3.5m。,圖8-15 北票臺(tái)吉豎井-550m水平6號(hào)鉆場(chǎng)有效抽采半徑考察鉆孔布置,圖8-16 北票臺(tái)吉豎井-550m水平 有效抽采半徑考察鉆孔瓦斯壓力隨抽采時(shí)間變化曲線,3.鉆孔的瓦斯流量 進(jìn)行開采層瓦斯抽采時(shí)，一般都進(jìn)行鉆孔瓦斯流量的測(cè)定和考察，包括自然涌出量和抽采量。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，煤層鉆孔瓦斯涌出量一般呈現(xiàn)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而衰減的變化規(guī)律，其變化規(guī)律基本上符合負(fù)指數(shù)方程： 式中 q0鉆孔的初始瓦斯流量，m3/min； q1排放瓦斯時(shí)間為t時(shí)的鉆孔瓦斯流量，m3/min； 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)

18、，d-1； t排放瓦斯時(shí)間，d。,(8-7),由8-7公式可以求出衰減系數(shù)、排放瓦斯時(shí)間為t的累計(jì)排放瓦斯量Qt和排放時(shí)間為無(wú)窮大時(shí)的極限排放瓦斯量Qi。,(8-8),(8-9),(8-10),鉆孔預(yù)抽瓦斯合理時(shí)間的確定，一般采用抽采瓦斯有效性系數(shù) 來(lái)表示：,鉆孔預(yù)抽瓦斯:,鉆孔煤壁瓦斯涌出速度,鉆孔煤壁表面積,對(duì)于具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的煤層，其鉆孔的瓦斯流量的變化呈現(xiàn)另外的規(guī)律，即初始流量較小，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，逐漸增加至最大值，然后再衰減；上升的速度也有快慢不同。產(chǎn)生這一規(guī)律的主要原因是： a)突出煤層打鉆過(guò)程中往往會(huì)發(fā)生噴孔，噴孔當(dāng)時(shí)瓦斯涌出較大，過(guò)后迅速降低，經(jīng)一段時(shí)間后又逐漸增大，然后

19、再衰減。 b)濕式鉆進(jìn)時(shí)，水對(duì)瓦斯涌出會(huì)有一定影響，表現(xiàn)為鉆孔初始瓦斯流量較小，隨著水的排出，瓦斯涌出相應(yīng)逐漸增大。 c)隨著鉆孔的鉆進(jìn)，周圍煤體產(chǎn)生變形，并且鉆孔打完后，變形尚在持續(xù)，因而在一段時(shí)間內(nèi)瓦斯涌出量會(huì)隨著變形和排放瓦斯圈的不斷擴(kuò)展而增大，待穩(wěn)定后再逐漸衰減。,4.鉆孔直徑 隨著鉆孔直徑的增大，孔壁煤的暴露面亦增大，瓦斯涌出量也會(huì)增加。經(jīng)部分礦井的實(shí)測(cè)，穿層或順層鉆孔都有相同的效果。撫順龍鳳礦曾在同一個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)打相同傾角、長(zhǎng)度的 200mm和108mm鉆孔，在相同負(fù)壓下抽采，200mm的鉆孔瓦斯流量為0.086m3/min，108mm的鉆孔瓦斯流量為0.034m3/min，直徑增加近

20、1倍、瓦斯量增加1.5倍多；陽(yáng)泉一礦 3號(hào)層鉆孔直徑由75mm增加到300mm，瓦斯量增加了2.4倍。擴(kuò)大鉆孔直徑對(duì)提高抽采瓦斯的效果是明顯的，有條件時(shí)可采用大直徑鉆孔抽采瓦斯；但由于隨著鉆孔直徑的增大，容易發(fā)生卡鉆、塌孔和噴孔等故障，影響鉆進(jìn)效率和降低成孔率，因而在生產(chǎn)實(shí)踐中并沒(méi)有推廣應(yīng)用擴(kuò)大鉆孔直徑提高瓦斯抽采效果的技術(shù)，目前一般采用75108mm的鉆孔。,5.鉆孔長(zhǎng)度 實(shí)踐表明，預(yù)抽煤層瓦斯鉆孔的抽采量是隨著鉆孔穿入煤體長(zhǎng)度的增大而增加的，因此，穿層鉆孔應(yīng)盡量穿透煤層全厚；對(duì)厚煤層或特厚煤層也要盡可能地打長(zhǎng)鉆孔，以提高抽采瓦斯效果。,6.抽采負(fù)壓 采用鉆孔法抽采未卸壓煤層瓦斯時(shí)，抽采負(fù)壓

21、對(duì)瓦斯抽采效果的影響目前尚無(wú)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，從部分礦井對(duì)鉆孔自然涌出量和抽采量的測(cè)定資料對(duì)比分析看，負(fù)壓抽采比自然涌出均有增加。芙蓉白皎礦預(yù)抽二、四煤層瓦斯鉆孔，按88網(wǎng)格布置的111鉆場(chǎng)，平均單孔抽采量和自涌量分別為4.48L/min和1.51L/min，相差2.97L/min。北票臺(tái)吉豎井預(yù)抽10層煤瓦斯的鉆孔自然涌出量和抽采量的測(cè)定資料見圖8-17。由圖中可見，抽采時(shí)，瓦斯量有明顯的增加。,圖8-17 自涌量與抽采量對(duì)比情況,二、順層鉆孔 順層鉆孔是在巷道進(jìn)入煤層后再沿煤層所打鉆孔，可以用于石門見煤處、煤巷及回采工作面。在我國(guó)采用較多的是回采工作面，主要是在采面準(zhǔn)備好后，于采面上按不同的布孔

22、方式抽采一段時(shí)間后再采煤，以減少回采過(guò)程中的瓦斯涌出量。陽(yáng)泉、淮南、豐城、焦作、六枝及淮北等局礦都曾采用，并取得了較好的效果。,(一)抽采方式及鉆孔布置 1.石門穿煤點(diǎn)抽采 即在采區(qū)煤巷尚未掘進(jìn)之前，利用石門見煤點(diǎn)向兩側(cè)及頂部打順層扇形鉆孔預(yù)抽瓦斯?；幢钡V務(wù)局蘆嶺煤礦采用的是在溜煤聯(lián)絡(luò)眼穿煤點(diǎn)向兩幫開鉆場(chǎng)打扇形鉆孔的布置方式，如圖8-18。 鉆孔平均孔深為36m；孔徑75mm。這種鉆孔不僅用于預(yù)抽，還可在八號(hào)煤層一分層開采時(shí)繼續(xù)抽采卸壓瓦斯。單孔平均抽采量和抽采總量分別達(dá)到0.0269m3/min和5810m3。,圖8-18 中梁山石門瓦斯抽采鉆孔示意圖,2.回采工作面抽采 即在采面巷道圈出后

23、或在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，于運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷或切眼布置不同方式的順層鉆孔。,圖8-19 聯(lián)絡(luò)眼順層鉆孔布置圖,圖8-20 陽(yáng)泉一礦開切眼順層鉆孔布置圖,圖8-21 六枝礦區(qū)部分礦井預(yù)抽瓦斯的順層鉆孔布置示意圖,圖8-22 陽(yáng)泉本煤層預(yù)抽鉆孔雙側(cè)布置示意圖,圖8-23 淮北蘆嶺礦預(yù)抽瓦斯的順層鉆孔布置示意圖,圖8-24 松藻打通二礦N2801工作面順層鉆孔抽采瓦斯鉆孔布置,圖8-25 陽(yáng)泉本煤層預(yù)抽鉆孔單側(cè)布置示意圖,圖8-26 淮南謝二礦預(yù)抽瓦斯的順層鉆孔布置示意圖,圖8-27 豐城建新礦預(yù)抽瓦斯的順層鉆孔布置示意圖,圖8-28 順煤層水平長(zhǎng)鉆孔,不同的布置方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)： a)切眼內(nèi)打沿走向的鉆孔

24、只能在采面回采之前預(yù)抽一段時(shí)間，工作面開始回采抽采瓦斯即要停止；受鉆孔深度的限制，難以控制整個(gè)采面； b)平行和斜交工作面的鉆孔，不僅可在采面回采前預(yù)抽，回采期間仍可繼續(xù)抽采，抽采鉆孔只是隨工作面推進(jìn)而逐步報(bào)廢，并且還可抽采工作面前方的一段卸壓瓦斯； c)上向孔打鉆排粉容易，孔內(nèi)不積水，抽采效果好；下向孔相應(yīng)地排粉條件差，易卡鉆，鉆孔中若有積水，則影響抽采，需采取排水措施；,d)一個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)打一個(gè)孔，鉆孔在面上分布均勻，鉆場(chǎng)數(shù)量多。一個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)打多個(gè)孔，鉆場(chǎng)數(shù)量雖可減少，但鉆孔在面上分布不均勻； e)在運(yùn)輸巷打下向孔，可提前預(yù)抽下階段的瓦斯，使預(yù)抽有充分的時(shí)間。 總的來(lái)說(shuō)，順層鉆孔與穿層鉆孔相比，

25、具有鉆進(jìn)速度快、費(fèi)用低和鉆孔抽采瓦斯的有效孔段長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)；但存在封孔不易嚴(yán)密、深孔施工困難等缺點(diǎn)，特別是在松軟煤層中打鉆，容易塌孔和卡鉆，在目前的施工條件下，順層鉆孔長(zhǎng)度一般平均只能達(dá)到50m左右。,(二)鉆孔瓦斯流量 對(duì)于順層鉆孔的瓦斯流量，由于各個(gè)礦井和煤層的條件不同，包括煤層賦存狀態(tài)、厚度、瓦斯壓力、含量以及鉆孔布置方式和長(zhǎng)度、直徑等的不同，其也有差異。根據(jù)部分礦井的考察和測(cè)定，可以發(fā)現(xiàn)一些基本特點(diǎn)和規(guī)律： a)鉆孔的自排量和抽采量有數(shù)倍之差，見表8-5。 b)順層鉆孔與穿層鉆孔相比，順層孔的單孔抽采瓦斯量大，但百米鉆孔抽采量小，見表8-6。 c)鉆孔的自排量和抽采量一般呈隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐

26、漸衰減的規(guī)律，基本符合負(fù)指數(shù)方程。但也有出現(xiàn)一些鉆孔瓦斯流量初始小逐漸上升至最大值，然后再衰減的現(xiàn)象。,表8-6 穿層鉆孔與順層鉆孔瓦斯抽采量對(duì)比表,表8-5 順層百米鉆孔自排量和抽采量對(duì)比,第四節(jié) 邊采(掘)邊抽 一、邊采邊抽 即在開采層未經(jīng)預(yù)抽或預(yù)抽時(shí)間不夠的情況下，為解決開采時(shí)瓦斯涌出量大的問(wèn)題而在回采的同時(shí)進(jìn)行抽采瓦斯的方式。這種抽采方式對(duì)厚煤層和特厚煤層更有重要意義。 撫順礦區(qū)開采的是特厚煤層，從50年代開始就采取預(yù)抽煤層瓦斯的方式進(jìn)行瓦斯抽采，初期一般預(yù)抽23年左右，即可解決開采時(shí)的瓦斯問(wèn)題；但隨著生產(chǎn)逐步向深部推移，同樣的預(yù)抽時(shí)間，開采時(shí)瓦斯仍嚴(yán)重地威脅著生產(chǎn)的正常進(jìn)行。,(一)

27、撫順老虎臺(tái)煤礦505采區(qū)邊采邊抽鉆孔布置及抽采效果 1.鉆孔布置 撫順老虎臺(tái)煤礦505采區(qū)邊采邊抽鉆孔布置采用了反斜鉆孔、隔離式鉆孔、抽鉆孔和下截鉆孔四種布置方式，如圖8-29所示。,圖8-29 撫順老虎臺(tái)煤礦505采區(qū)邊采邊抽鉆孔布置平斷面圖 1反斜鉆孔；2隔離式鉆孔；3抽鉆孔；4下截鉆孔,a)上抽式。在采區(qū)上部煤柱中布置鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)打57個(gè)鉆孔，一直穿透全煤層。鉆孔角度一般為03； b)下截式。將鉆孔布置在采區(qū)下部階段煤柱內(nèi)，布置與上抽式相同； c)反斜式。將鉆場(chǎng)設(shè)在階段的下部和煤層的頂部或頂板油母頁(yè)巖內(nèi)，然后打斜交上向鉆孔； d)隔離式。將鉆場(chǎng)和鉆孔布置在邊界（區(qū)間）煤柱中，抽采受采

28、動(dòng)影響的卸壓瓦斯； e)原預(yù)抽孔的邊采邊抽。即利用原有的部分未失效的預(yù)抽孔繼續(xù)抽采。,2.抽采效果 上述幾種方式的結(jié)合，在采區(qū)內(nèi)形成立體交叉的鉆孔布置，綜合抽采受采動(dòng)影響的卸壓瓦斯，相應(yīng)地減少了采區(qū)回采過(guò)程中的瓦斯涌出量。 該區(qū)預(yù)抽38個(gè)月，共抽出瓦斯1500萬(wàn)m3；邊采邊抽11 個(gè)月，共抽出瓦斯826.1萬(wàn)m3，分別占該區(qū)瓦斯儲(chǔ)量的23.9%和13.9%，總抽采率為37.8%。邊采邊抽瓦斯量相當(dāng)于預(yù)抽量的55%，即11個(gè)月的邊采邊抽效果相當(dāng)于20個(gè)月的預(yù)抽效果。邊采邊抽是一種行之有效的方法，具有時(shí)間快、效果好的特點(diǎn)。,(二)邊采邊抽鉆孔距工作面不同距離時(shí)的抽采效果 當(dāng)回采工作面開采時(shí)，在工作面前方有一段超前的卸壓條帶，在這一條帶內(nèi)鉆孔瓦斯涌出量顯著增加，一些礦井的試驗(yàn)和實(shí)踐都發(fā)現(xiàn)有這種變化規(guī)律，如圖8-30和8-31所示。,圖8-30 如六枝大用礦1376工作面21號(hào)鉆孔 距工作面不同距離時(shí)的鉆孔瓦斯流量變化規(guī)律,六枝大用礦1376工作面2