钻孔孔径对预抽煤层瓦斯效果的考察分析

代茂

在各种煤矿灾害中，瓦斯灾害是我国煤矿安全生产的最大灾害，我国是煤与瓦斯突出灾害最为严重的国家。因此，采取有效的措施治理煤矿瓦斯灾害尤其是煤与瓦斯突出灾害，对于保障矿井的安全生产具有重要的意义。预抽煤层瓦斯是区域防突的两种基本措施之一，但影响钻孔预抽煤层瓦斯效果的因素较多，且不同矿井的实际生产条件不同，需要结合矿井的实际条件制定符合本矿井的钻孔瓦斯抽采参数。本文结合青龙煤矿的具体情况，现场考察了钻孔孔径对预抽煤层瓦斯效果的影响。

1、矿井概况

1.1煤层赋存状况。青龙煤矿位于贵州省毕节市黔西县，属煤与瓦斯突出矿井， 核定生产能力120万t/a，绝对瓦斯涌出量165.56m3/min，相对瓦斯涌出量80.65m3/t。矿井可采煤层为16、17、18号煤层，M16煤平均厚度为2.88m；M17煤平均厚度为1.2m（M17煤部分地点缺失），该煤层属于不稳定煤层；18煤平均厚度为3.18m。16、18煤属于较煤层稳定。16煤层最大瓦斯含量为19.5m3/t；17煤层最大瓦斯含量为13.5m3/t；18煤层最大瓦斯含量为24.4m3/t。

1.2现行瓦斯治理措施。随着煤矿开采深度增加，煤层瓦斯含量及煤层瓦斯压力增大，瓦斯治理时间长，治理瓦斯任务不断加重。该矿在瓦斯治理的過程中始终采取多措并举，不断探索，寻求有效的瓦斯治理体系和技术。目前在我矿主要采取以下措施进行瓦斯治理，取得了较好的瓦斯治理效果：a、开采保护层，利用上保护层开采治理下邻近层瓦斯。b、穿层、顺层钻孔预抽煤层瓦斯。

2、钻孔孔径对预抽煤层瓦斯效果的影响

2.1现场设计情况。为了考察钻孔孔径对预抽煤层瓦斯的影响，在青龙煤矿11613底抽巷设计一组孔径为75mm钻孔，设计7个钻孔，终孔间距为6m；一组孔径为113mm钻孔，设计5个钻孔，终孔间距为8.5m，对两组钻孔抽采参数进行比较。钻孔设计布置图如下所示：

图1 75mm孔径钻孔设计布置图

图2 113mm孔径设计钻孔布置图

75mm钻孔采用ZDY-750钻机进行施工；113mm采用ZDY-3200S或ZDY-3500型钻机进行施工。

2.2钻孔孔径对瓦斯抽采浓度及瓦斯抽采量的影响。对不同钻孔孔径的瓦斯抽采浓度进行考察，考察结果如下：

从图3中的对比可以看出，113mm孔径的钻孔抽采的瓦斯浓度较高，且能维持长时间的高浓度瓦斯抽采；75mm孔径的钻孔瓦斯抽采浓度较低。从瓦斯抽采浓度方面进行分析，可得施工113mm孔径的钻孔好于施工75mm孔径的钻孔。对不同钻孔孔径的瓦斯抽采量进行考察，考察结果如下：

从图3中的对比可以看出，113mm孔径的钻孔抽采的瓦斯量较大，且能维持长时间高瓦斯量抽采；75mm孔径的钻孔瓦斯抽采量较小。从瓦斯抽采量方面进行分析，可得施工113mm孔径的钻孔好于施工75mm钻孔的孔径。

3、矿井2013-2014年高负压瓦斯抽采量情况

通过在11613底抽巷对大孔径与小孔径实验后，青龙煤矿从2013年11月开始全面施工大孔径钻孔，如下图：

从2013年11月开始施工大孔径钻孔，钻孔终孔孔径从Φ75mm加大到Φ94mm、Φ113mm终孔。矿井采用大孔径施工以前，地面高负压抽采瓦斯浓度维持在24%，抽采纯流量维持在62m3/min；随着钻孔大孔径终孔技术的运用，矿井高负压抽采瓦斯浓度、纯流量逐步稳定上升。至2014年11月份以来，矿井高负压抽采瓦斯浓度维持在30%以上，抽采纯流量维持在95m3/min；通过矿井抽采主管路抽采参数的全面分析，以及采取大孔径钻孔施工工艺，矿井瓦斯抽采浓度、抽采纯流量出现明显升高，矿井高负压主管路瓦斯浓度提高6%左右，抽采纯流量提高了33m3/min，大大提高了瓦斯抽采效率，为瓦斯治理提供了安全保障。

4、结论

从钻孔瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采量、两个方面考察了不同钻孔孔径的瓦斯抽采效果，均可得出113mm孔径的钻孔瓦斯抽采效果优于75mm孔径的瓦斯抽采效果，并且减少钻孔施工个数，从而缩短了区域瓦斯治理时间；通过对2013-2014年矿井瓦斯抽采情况分析，采用大孔径钻孔施工明显优于小孔径钻孔施工。根据实际情况增大钻孔孔径能更换满足瓦斯治理需要，保证瓦斯治理效果。

（作者单位：贵州能源开发有限公司）