邰兵

（平安煤礦瓦斯治理國(guó)家工程研究中心有限責(zé)任公司，安徽 淮南232001）

1 抽采半徑考察方法選擇

目前考察抽采半徑的有效方法有：理論分析法、數(shù)值模擬法和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法等。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法常采用的指標(biāo)主要是瓦斯含量指標(biāo)、瓦斯壓力指標(biāo)和相對(duì)瓦斯壓力指標(biāo)。本次利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法，以相對(duì)瓦斯壓力為指標(biāo)的壓降法進(jìn)行鉆孔的有效抽采半徑測(cè)定。

以相對(duì)瓦斯壓力為指標(biāo)，有效抽采半徑是指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，以抽采鉆孔為中心，該半徑影響范圍內(nèi)瓦斯壓力降到安全容許值以下。因此，可以以1 個(gè)抽采孔和若干測(cè)壓孔的組合方式，在抽采鉆孔周邊按不等距離施工測(cè)壓鉆孔，進(jìn)行嚴(yán)密封孔。通過(guò)測(cè)壓孔內(nèi)瓦斯壓力的變化，即可確定鉆孔的有效抽采半徑。

運(yùn)用拋物線(xiàn)方程來(lái)近似取代煤層瓦斯含量曲線(xiàn)，抽采前后瓦斯壓力和瓦斯含量存在一個(gè)拋物線(xiàn)關(guān)系，即：

式中，X 為煤層的瓦斯含量，m3/m3；

P 為煤層的瓦斯壓力，MPa；

a 為煤層的瓦斯含量系數(shù)，m3/（t·MPa1/2）

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：煤層瓦斯預(yù)抽率不得低于30%，可知煤層殘余瓦斯含量不得高于原始瓦斯含量的70%，則根據(jù)以上公式可計(jì)算得出抽采后殘余瓦斯壓力不得高于原始瓦斯壓力的49%，據(jù)此可將一定抽采時(shí)間內(nèi)測(cè)壓孔瓦斯壓力下降不低于51%時(shí)對(duì)應(yīng)的測(cè)壓孔與抽采孔的距離作為煤層瓦斯抽采的有效半徑。

2 抽采半徑考察

2.1 抽采半徑考察方案

本次考察選擇在王家營(yíng)青利煤礦12 機(jī)軌石門(mén)采用穿層鉆孔對(duì)3 號(hào)煤層進(jìn)行考察。

（1）先在抽采鉆孔周?chē)凑找欢ǖ拈g距施工7 個(gè)壓力考察鉆孔和1 個(gè)抽采鉆孔。2～6#和13#、14#測(cè)壓鉆孔以1#抽采孔位置為基準(zhǔn)布置，2#測(cè)壓孔、3#測(cè)壓孔、13#測(cè)壓孔位于1#抽采孔右側(cè)，距離分別為1m、2m、3m；4#測(cè)壓孔、5#測(cè)壓孔、6#測(cè)壓孔、14#測(cè)壓孔、位于1#抽采孔左側(cè)，距離分別為3.5m、4.5m、1.5m、2.5m。采用“兩堵一注”封孔工藝，確保封孔嚴(yán)密。

（2）安排專(zhuān)人每天連續(xù)觀(guān)察壓力變化情況，待壓力考察孔壓力上升穩(wěn)定后，抽采鉆孔開(kāi)始抽采。抽采期間繼續(xù)分別觀(guān)察2～6#及13#、14#壓力考察孔預(yù)抽天數(shù)后壓力變化情況，最后通過(guò)考察鉆孔的壓力變化情況進(jìn)行分析，最終確定抽采天數(shù)后的3 號(hào)煤層抽采半徑。

2.2 考察地點(diǎn)概況

本次考察地點(diǎn)為12 機(jī)軌石門(mén)，標(biāo)高為+1510m，方位角為275°，巷道斷面為9.0m2，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。考察鉆孔位于12 機(jī)軌石門(mén)1304 運(yùn)輸巷開(kāi)口往外58.3m 及76.3m 處，3 號(hào)煤層傾角為14°，沿12 機(jī)軌石門(mén)巷道左幫向上施鉆，鉆孔周?chē)?0m 范圍內(nèi)沒(méi)有采動(dòng)或瓦斯抽放影響，對(duì)考察鉆孔無(wú)任何影響。

圖1 壓力考察孔及抽采鉆孔布置平面圖

2.3 壓力考察情況

（1）煤層壓力考察。7 個(gè)壓力考察鉆孔全部施工并封孔完畢，進(jìn)行測(cè)壓。安排專(zhuān)人現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)觀(guān)測(cè)，其中2#測(cè)壓鉆孔壓力穩(wěn)定在0.08MPa，3#測(cè)壓鉆孔壓力穩(wěn)定在0.06MPa，4#測(cè)壓鉆孔壓力穩(wěn)定在0.12MPa，5#測(cè)壓鉆孔壓力穩(wěn)定在0.10MPa，6#測(cè)壓鉆孔壓力穩(wěn)定在0.11MPa，13# 測(cè)壓鉆孔壓力穩(wěn)定在0.18MPa，14#測(cè)壓鉆孔壓力穩(wěn)定在0.17MPa。

1#抽采鉆孔于12 月28 日早班進(jìn)行合茬抽采。2#測(cè)壓鉆孔觀(guān)察13 天后瓦斯壓力降到0.03MPa，繼續(xù)觀(guān)察9 天壓力穩(wěn)定在0.02MPa；3#測(cè)壓鉆孔觀(guān)察13 天后瓦斯壓力降到0.02MPa，繼續(xù)觀(guān)察8 天壓力仍然穩(wěn)定在0.02MPa；4#測(cè)壓鉆孔觀(guān)察20 天后瓦斯壓力降到0.05MPa，繼續(xù)觀(guān)察1 天壓力仍然穩(wěn)定在0.05MPa；5#測(cè)壓鉆孔觀(guān)察18 天后瓦斯壓力降到0.05MPa，繼續(xù)觀(guān)察3 天壓力仍然穩(wěn)定在0.05MPa；6#測(cè)壓鉆孔觀(guān)察13 天后瓦斯壓力降到0.03MPa，繼續(xù)觀(guān)察8 天壓力仍然穩(wěn)定在0.03MPa；13#測(cè)壓鉆孔觀(guān)察18 天后瓦斯壓力降到0.08MPa，繼續(xù)觀(guān)察3 天壓力穩(wěn)定在0.02MPa；14# 測(cè)壓鉆孔觀(guān)察20 天后瓦斯壓力降到0.05MPa，繼續(xù)觀(guān)察1 天壓力穩(wěn)定在0.02MPa。

3 抽采半徑考察分析

3.1 原始瓦斯壓力

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)原始?jí)毫ψ畲笾禐?#測(cè)壓鉆孔，鉆孔終孔點(diǎn)標(biāo)高為+1526.5m（對(duì)應(yīng)埋深240m），3 號(hào)煤層原始瓦斯壓力值為：0.18MPa。

3.2 原始瓦斯含量

根據(jù)考察鉆孔現(xiàn)場(chǎng)取樣，采用DGC 煤層瓦斯測(cè)定裝置測(cè)定3 號(hào)煤層+1526.5m 標(biāo)高原始瓦斯含量為：4.6713m3/t。

3.3 抽采半徑考察分析

根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》及《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》相關(guān)規(guī)定，抽采后瓦斯壓力在0.74MPa 以下，瓦斯含量在8m3/t 以下且降幅達(dá)到30%以上，滿(mǎn)足了抽采和消突雙達(dá)標(biāo)要求，為有效抽采半徑。

（1）抽采半徑考察分析。2#壓力考察鉆孔抽采13 天時(shí)，瓦斯壓力從0.08MPa 下降到0.03MPa，降幅為62.5%, 降幅大于51%；故可確定鉆孔抽采13 天滿(mǎn)足了抽采和消突雙達(dá)標(biāo)要求，1m 為有效抽采半徑。

6#壓力考察鉆孔抽采13 天時(shí)，瓦斯壓力從0.11MPa 下降到0.05MPa，降幅為54.5%，降幅大于51%；故可確定鉆孔抽采13 天滿(mǎn)足了抽采和消突雙達(dá)標(biāo)要求，1.5m 為有效抽采半徑。

3#壓力考察鉆孔抽采13 天時(shí)，瓦斯壓力從0.06MPa 下降到0.02MPa，降幅為66.6%，降幅大于51%；故可確定3#鉆孔抽采13 天滿(mǎn)足了抽采和消突雙達(dá)標(biāo)要求，2m 為有效抽采半徑。

14#壓力考察鉆孔抽采15 天時(shí)，瓦斯壓力從0.17MPa 下降到0.07MPa，降幅為58.8%，降幅大于51%；故可確定14#鉆孔抽采15 天滿(mǎn)足了抽采和消突雙達(dá)標(biāo)要求，2.5m 為有效抽采半徑。

13#壓力考察鉆孔抽采18 天時(shí)，瓦斯壓力從0.18MPa 下降到0.08MPa，降幅為55.5%，降幅大于51%；故可確定13#鉆孔抽采18 天滿(mǎn)足了抽采和消突雙達(dá)標(biāo)要求，3m 為有效抽采半徑。

4#壓力考察鉆孔抽采20 天時(shí)，瓦斯壓力從0.12MPa 下降到0.05MPa，降幅為58.3%，降幅大于51%；故可確定4#鉆孔抽采20 天滿(mǎn)足了抽采和消突雙達(dá)標(biāo)要求，3.5m 為有效抽采半徑。

5#壓力考察鉆孔抽采18 天時(shí)，瓦斯壓力從0.10MPa 下降到0.05MPa，降幅為50%，降幅小于51%。故鉆孔距抽采孔間距4.5m 為本次考察無(wú)效抽采半徑。

4 結(jié)論

綜上所述，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察和綜合分析，鉆孔抽采后能滿(mǎn)足一定抽采時(shí)間內(nèi)測(cè)壓孔瓦斯壓力下降不低于51%，判定為有效抽采半徑。

最終確定3 號(hào)煤層在鉆孔直徑75mm，抽采負(fù)壓不低于13KPa 時(shí)的有效抽采半徑為：

（1）抽采13 天時(shí)，抽采鉆孔有效抽采半徑為2m。

（2）抽采15 天時(shí)，抽采鉆孔有效抽采半徑為2.5m。

（3）抽采18 天時(shí)，抽采鉆孔有效抽采半徑為3m。

（4）抽采20 天時(shí)，抽采鉆孔有效抽采半徑為3.5m。