車燕兵

(山西省長治經坊煤業(yè)有限公司，山西省長治市，047100)

1 煤礦概況

長治經坊煤業(yè)有限公司井田主要含煤地層是二疊系下統(tǒng)山西組和石炭系上統(tǒng)太原組，含3#、5#、7#、8-1#、8-2#、9#、11#、12#、13#、14#、15#等11煤層，3#煤層為主采煤層，位于山西組中下部，上距K8砂巖標志18.89～51.06 m，平均距離36.13 m，層位穩(wěn)定。3#煤層厚度3.27～7.95 m，平均厚度6.02 m。煤層結構簡單，有時含有1～2層泥巖、炭質泥巖夾矸，夾矸厚度0～0.40 m，下層夾矸一般距煤層底板0.80～1.10 m左右。煤層直接頂板一般為泥巖、砂質泥巖，有時為炭質泥巖偽頂；底板多為粉砂巖、砂質泥巖、泥巖；局部為細砂巖，該煤層屬全井田穩(wěn)定可采煤層，目前煤礦正開采此煤層。

2 瓦斯抽采基本情況

根據(jù)中煤科工集團沈陽研究院有限公司編制的經坊煤業(yè)參數(shù)測定報告，3#煤層實測瓦斯含量為2.58～5.77 m3/t，瓦斯壓力為0.09～0.12 MPa，透氣性系數(shù)為0.163～0.297 m2/(MPa2·d)，鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為0.0089～0.0366 d-1，3#煤層鄰近層瓦斯涌出量極少，可忽略不計。回采工作面瓦斯主要來源于本煤層瓦斯和采空區(qū)瓦斯。經長治經坊煤業(yè)有限公司實測礦井瓦斯絕對涌出量8.37 m3/min，相對涌出量1.25 m3/t，瓦斯抽采難易程度屬于可以抽放類型。為預抽煤層瓦斯，設計在工作面回風巷施工順層鉆孔，開孔高度為巷道底板以上1.5 m，在運輸巷施工上向傾斜鉆孔，瓦斯抽放半徑為1.5 m，孔間距為3 m，瓦斯預抽鉆孔施工完成后迅速連接管路進行預抽。抽采鉆孔布置見表1，鉆孔布置平面圖見圖1。

表1 回采工作面預抽、邊采邊抽瓦斯鉆孔技術參數(shù)表

備注：運輸巷傾斜鉆孔，傾角隨煤層傾角改變而及時調整，終孔位置在煤層之中

圖1 回采工作面瓦斯抽采鉆孔布置平面圖

3 相對壓力指標法測定順層瓦斯鉆孔半徑

3.1 測定原理

原始煤體內施工抽放鉆孔，在煤層瓦斯壓力和鉆孔抽放負壓的作用下，鉆孔周圍一定范圍內的煤體開始解吸，吸附態(tài)瓦斯轉變?yōu)橛坞x態(tài)瓦斯，通過煤體裂隙通道運移至抽放鉆孔中，經抽采管道排出，使其鉆孔周圍附近處的煤體瓦斯含量降低、壓力下降。

3.2 測定方法

相對壓力指標的測定方法。首先在煤層打一排測壓孔，如圖2所示，在每個測壓孔裝上壓力表，記錄每個測壓孔的原始壓力P1、P2、P3……Pn；然后進行抽放。觀察各個測壓孔瓦斯變化情況，將瓦斯壓力下降到穩(wěn)定壓力10%以上的鉆孔視為抽放影響范圍內鉆孔，將距抽放鉆孔最遠的一個抽放影響范圍內鉆孔到抽放鉆孔的距離視為影響抽采半徑。

因此，確定鉆孔瓦斯抽采影響半徑的指標為瓦斯壓力下降到穩(wěn)定壓力10%以上，確定抽采有效半徑的指標為瓦斯壓力下降51%以上。

4 測定結果

4.1 鉆孔設計

本次抽采半徑的測定采用順層壓力測試法進行，在3-8021巷道800 m處設計順層測壓孔對?113 mm抽采鉆孔的抽釆半徑進行考察。首先在3-8021巷800 m處垂直煤壁向工作面方向依次施工測壓孔2、3、4、5，如圖2所示，每個鉆孔長度60 m，封孔長度30 m，鉆孔間距0.5 m，呈一字型排列，鉆孔施工完立即封孔，待壓力表安裝完進行壓力觀測，4個測壓孔壓力穩(wěn)定后，在測壓孔2左幫1 m處施工?113 mm抽采鉆孔1，鉆孔長度110 m，施工完立即封孔并連接抽采管路進行抽采，抽采負壓不低于15 kPa，隨著抽采時間的推進觀測測壓孔壓力變化情況，根據(jù)測定方法中壓力變化確定不同抽采時間下的抽采半徑。每組抽采半徑考察測定鉆孔參數(shù)見表2。

4.2 測定結論

利用相對壓力指標法對經坊煤業(yè)3#煤層?113 mm順層鉆孔有效抽采半徑進行考察，得出經坊煤業(yè)3#煤層?113 mm鉆孔時，抽放時間為180 d 時，有效抽采半徑為2.0 m?？紤]到目前經坊煤業(yè)本煤層預抽鉆孔抽采純量僅為2.02 m3/min，并且濃度僅為4.87%，效果較差，為了節(jié)約成本，在保證工作面瓦斯抽采達標的情況下，根據(jù)抽采半徑測定結果，將鉆孔間距調整為4 m，同時因煤層厚度為6.02 m，應適當提高開孔高度，且鉆孔傾角調整為煤層傾角+1°、煤層傾角+2°。

通過對順層瓦斯抽采鉆孔設計優(yōu)化，主要將鉆孔間距由3 m變?yōu)? m，調整開孔高度，依據(jù)《煤礦瓦斯抽采達標暫行規(guī)定》，結合礦井實際瓦斯賦存情況，統(tǒng)籌考慮打鉆成本，避免不必要的浪費，在保證工作面瓦斯抽采達標的情況下，分析此優(yōu)化設計可行。