張亮

摘 要：抽采半徑是抽采方法選擇、鉆孔布置參數(shù)及抽采時(shí)間的重要依據(jù)，新安煤礦自建井及生產(chǎn)以來(lái)，僅在2009年期間由河南理工大學(xué)煤礦安全工程技術(shù)研究中心測(cè)定，其所提供《新安煤礦瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)試報(bào)告》中：抽采時(shí)間為30d左右時(shí)，抽采有效影響半徑取1.5～1.8m。隨著新安礦開(kāi)采范圍的不斷延伸，為更準(zhǔn)確地服務(wù)礦井生產(chǎn)，新安礦對(duì)東西翼采區(qū)煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行了大量的測(cè)定，并選定在東翼15120下巷順層鉆孔進(jìn)行抽采半徑的測(cè)定工作。此次考察是對(duì)早期測(cè)定參數(shù)的驗(yàn)證，對(duì)新安礦的瓦斯治理具有重要意義。

關(guān)鍵詞：突出礦井;抽采半徑;瓦斯壓力;瓦斯含量

中圖分類(lèi)號(hào)：TD712.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2018）28-0092-02

Abstract： Drainage radius is an important basis for selection of extraction method， parameters of borehole arrangement and extraction time. Since the construction and production of Xin'an Coal Mine， it was only measured by the Research Center of Coal Mine Safety Engineering Technology of Henan University of Science and Technology during 2009. It provided the test report of gas basic parameters in Xin'an Coal Mine： extraction time was 30 days left. At right time， the effective radius of extraction was 1.5 to 1.8m. With the continuous extension of mining area in Xin'an Coal Mine， in order to serve mine production more accurately， Xin'an Coal Mine had made a lot of measurements on the basic parameters of coal seam gas in East and West Wing mining area， and selected the borehole along the lower roadway of 15120 in the east wing to determine the extraction radius. This investigation is to verify the early measurement parameters， and at the same time to Xin'an Coal Mine.Gas control work is of great significance.

Keywords： outburst mine;drainage radius;gas pressure;gas content

1 礦井概況

河南大有能源股份有限公司新安煤礦（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新安礦”）位于新安縣城以北15km。新安礦于1988年建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力150萬(wàn)t。開(kāi)采煤層為二疊系山西組二1煤，采用斜井雙水平上下山開(kāi)拓，一水平標(biāo)高+150～+25m，二水平標(biāo)高+25～-200m，井口標(biāo)高305m。目前開(kāi)采一水平，開(kāi)拓面積8.85km2，分東西兩翼進(jìn)行分區(qū)開(kāi)采，東翼有11、13和15采區(qū)，西翼有14和16采區(qū)。目前生產(chǎn)水平為一水平[1]。新安煤礦通風(fēng)方式為中央并列與區(qū)域混合式。

2 研究抽采半徑的意義

礦井自建井及生產(chǎn)以來(lái)，僅在2009年期間由河南理工大學(xué)煤礦安全工程技術(shù)研究中心測(cè)定，其所提供的《新安煤礦瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)試報(bào)告》中提出：抽采30d左右，測(cè)定順層抽采鉆孔時(shí)，抽采有效影響半徑取1.5～1.8m。預(yù)抽鉆孔布置參數(shù)決定了消突效果，而鉆孔布孔間距是最重要的參數(shù)，抽采半徑是抽采方法選擇、鉆孔布置參數(shù)及抽采時(shí)間的重要依據(jù)。隨著新安礦開(kāi)采范圍不斷延伸，為更準(zhǔn)確地服務(wù)于礦井生產(chǎn)，新安礦組織工程技術(shù)人員對(duì)東西翼采區(qū)煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行大量測(cè)定，并選定在東翼15120下巷順層鉆孔進(jìn)行抽采半徑的測(cè)定工作。此次考察是對(duì)早期測(cè)定參數(shù)的驗(yàn)證，對(duì)新安礦的瓦斯治理具有重要意義。

3 抽采（影響）半徑測(cè)試原理

順層鉆孔有效影響半徑的測(cè)定方法很多，應(yīng)用較多的有3種：鉆孔壓力法、鉆孔流量法和示蹤氣體法。根據(jù)實(shí)際情況，此次測(cè)定采用鉆孔壓力法?！睹旱V瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》預(yù)抽煤層瓦斯后，瓦斯抽采率不低于30%，其瓦斯抽采效果判定為達(dá)標(biāo)[2]。

當(dāng)煤層預(yù)抽率為30%，即殘余瓦斯含量為原始瓦斯的70%時(shí)，通過(guò)計(jì)算得知此時(shí)殘余瓦斯壓力為原始瓦斯壓力值的49%，瓦斯壓力下降量了51%。在鉆孔的抽采影響圈內(nèi)，煤體的瓦斯壓力會(huì)不斷降低，將瓦斯壓力下降了10%以上的鉆孔視為瓦斯抽采影響半徑內(nèi)的鉆孔，將瓦斯壓力下降了51%以上的鉆孔視為瓦斯有效抽半徑內(nèi)的鉆孔，因此，確定有效抽采半徑的指標(biāo)為瓦斯壓力下降了51%以上。

4 考察方案

考察地點(diǎn)為東翼15120下巷k13前35～60m段厚煤區(qū)段（煤厚6m左右）。在巷道上幫向15120采面垂直煤墻施工1組實(shí)驗(yàn)孔（4個(gè)觀測(cè)孔和1個(gè)抽采孔），孔深均為20m，直徑94mm，C4#、C1#、C2#、C3#、C5#間距分別為1、2、2.5m和1m（抽采半徑測(cè)定鉆孔布置示意圖略）。

①首先施工C4#、C1#、C3#、C5#觀測(cè)孔，施工完畢后立即封孔，連接U型壓差計(jì)，并記錄其讀數(shù)。

②待瓦斯壓力穩(wěn)定后，施工C2#抽采孔，封孔完畢后，接入抽采系統(tǒng)進(jìn)行抽采，并測(cè)定其流量、負(fù)壓、濃度。

③每天觀測(cè)記錄1次C4#、C1#、C3#、C5#觀測(cè)孔的U型水柱計(jì)讀數(shù)和C2#抽采孔的流量、負(fù)壓、濃度。

5 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況及考察結(jié)果分析

2017年11月17日至19日，對(duì)試驗(yàn)觀測(cè)孔進(jìn)行了施工，之后穩(wěn)壓一個(gè)月。壓力穩(wěn)定后，2017年12月20日開(kāi)始施工試驗(yàn)抽放孔，封孔結(jié)束后，20日04：30開(kāi)始連抽，抽放負(fù)壓保證在13～15kPa。通過(guò)分析試驗(yàn)孔在測(cè)壓期間及抽采期間讀數(shù)可以得出以下結(jié)論。

①C4#、C1#、C3#、C5#觀測(cè)孔在5～10d內(nèi)壓力趨于穩(wěn)定。觀察時(shí)間一個(gè)月，壓力范圍為1.904～3.808kPa，壓力均較小[3]。

②開(kāi)始抽放5d后，距離抽放孔較近的C1#壓力下降超過(guò)了10%，其他測(cè)試孔壓力值無(wú)變化，說(shuō)明抽放5d時(shí)抽放影響半徑達(dá)到了2m以上。

③開(kāi)始抽放25～30d后，C1#距抽放孔2m壓力下降較為明顯，下降幅度較大，達(dá)到了55%;C3#距抽放孔2.5m壓力下降20%～30%?？梢?jiàn)，抽放25～30d時(shí)，抽放有效半徑達(dá)到了2m以上，抽放影響半徑已經(jīng)超過(guò)2.5m。

④開(kāi)始抽放50d后，C1#距抽放孔2m壓力下降100%。同時(shí)，C3#距抽放孔2.5m壓力下降55%，說(shuō)明抽放50d時(shí)有效抽放半徑達(dá)到了2.5m以上。

⑤開(kāi)始抽放80天后，C4#距抽放孔3m壓力下降到達(dá)了60%。C5#距抽放孔3.5m壓力下降到達(dá)了35%。說(shuō)明此時(shí)抽放有效半徑到達(dá)了3m以上，抽放影響半徑達(dá)到了3.5m以上。

6 結(jié)論

此次考察通過(guò)試驗(yàn)直徑為94mm的抽放孔，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)新安礦東翼15120下巷順層鉆孔抽放半徑的測(cè)定，在抽放時(shí)間25～30d時(shí)，抽放有效半徑達(dá)到了2m以上，抽放影響半徑達(dá)到了2.5m以上;抽放時(shí)間為50d左右時(shí)，抽放有效半徑達(dá)到了2.5m以上;抽放時(shí)間為80d左右時(shí)，抽放有效半徑達(dá)到了3m以上，抽放影響半徑達(dá)到了3.5m以上。

參考文獻(xiàn)：

[1]王兆豐，周少華，李志強(qiáng).瓦斯抽采鉆孔有效抽采半徑的數(shù)值計(jì)算方法[J].煤炭工程，2011（6）：82-84.

[2]劉三鈞，馬耕，盧杰，等.基于瓦斯含量的相對(duì)壓力測(cè)定有效半徑技術(shù)[J].煤炭學(xué)報(bào)，2011（10）：1715-1719.

[3]劉清泉，程遠(yuǎn)平，王海鋒，等.順層鉆孔有效瓦斯抽采半徑數(shù)值解算方法研究[J].煤礦開(kāi)采，2012（2）：5-7.