寺河煤礦二號井順層鉆孔抽放半徑測定技術實踐

王海柱，劉雁斌

（山西晉煤集團寺河煤礦，山西晉城 048000）

寺河煤礦二號井順層鉆孔抽放半徑測定技術實踐

王海柱，劉雁斌

（山西晉煤集團寺河煤礦，山西晉城 048000）

通過對寺河煤礦二號井順層鉆孔抽放半徑的測定，根據預抽時間不同，為順層鉆孔的設計和布置提供主要依據，使得采掘工作面瓦斯得到有效治理，避免了在設計順層鉆孔過程中出現抽放空白帶和鉆孔的無效重疊。

抽放半徑；瓦斯；瓦斯含量

順層鉆孔抽放是降低煤層瓦斯壓力、瓦斯含量的重要措施。順層鉆孔的鉆孔間距太大，容易出現抽放空白帶；鉆孔間距太小，容易造成人力和物力浪費。實際應用中，順層鉆孔的布置具有一定的經驗性。合理布置順層抽放鉆孔的間距既可以使瓦斯得到有效的治理，也可以使抽放成本得到有效的控制。

1 寺河煤礦概況

寺河煤礦二號井位于晉城市澤州縣川底鄉和村西北部，為高瓦斯礦井，設計生產能力1.8 Mt/a，含可采煤層15號煤，瓦斯含量7.5 m3/t左右，煤層透氣性系數1.53 m2/（MPa2·d），屬可抽放煤層。為了確保采掘過程中瓦斯不超限，需布置順層鉆孔提前預抽煤層瓦斯。

2 有效半徑測定理論依據

煤層瓦斯含量是指游離瓦斯和吸附瓦斯之和，是評價抽放效果的指標之一，在工業應用誤差允許范圍內，瓦斯壓力P和瓦斯含量X具有如下關系：

式中：X為瓦斯含量，m3/t；α為煤層瓦斯含量系數，m3/（t·MPa0.5）[1-2]；P為瓦斯壓力，MPa。

從上式可以得出如果預抽率為30%，即殘余瓦斯含量為原始瓦斯含量的70%，則殘余瓦斯壓力為原始瓦斯壓力的49%[3]。

3 抽放半徑測定實施方案

施工測壓鉆孔時，應避開地質構造裂隙帶、巷道及采動影響范圍，鉆孔測壓段距地質構造裂隙帶、采動影響范圍的距離大于40 m，未施工過抽放鉆孔且不受其他鉆孔干擾的區域。選擇井下核實地點垂直煤壁施工7個鉆孔，鉆孔深度50 m，其中1號為預抽孔，2號、3號、4號、5號、6號、7號為測壓孔[4]，測壓孔距預抽孔間距分別為1 m、1.5 m、2 m、2.5 m、3 m、3.5 m，鉆孔布置示意，見圖1。

圖1 鉆孔布置示意圖

預抽孔施工完畢采用二次高壓注漿封孔技術進行封孔，封孔管（8.5 m）由1根封孔管（4.5 m）和1根裸管（4 m）組成，中間絲扣連接。封孔器由橡膠套、內外螺紋布套、注漿管、注漿閥、快速接頭、聚乙烯抽放管組成。預抽孔封孔示意圖，見圖2，預抽鉆孔施工完成后關閉調控閥。

圖2 預抽孔封孔示意圖

根據AQ/T1047-2007《煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測定方法》的規定：測壓鉆孔施工完后應在24 h內完成鉆孔的封孔工作，且采用注漿封孔測壓法的測壓鉆孔封孔深度應滿足下式：

式中：L為鉆孔封孔深度，m；L1為鉆孔所需最小封孔深度（有效封孔段長度），m；L1應保證穿層測壓鉆孔的見煤點、順煤層測壓鉆孔的測壓氣室位于巷道的泄壓圈之外，且L1不小于12 m；穿層測壓鉆孔的L1不應進入被測煤層，順煤層測壓鉆孔封孔后應保證測壓氣室長度不小于1.5 m；D為鉆孔的直徑，本次施工的鉆孔直徑0.094 m；θ為鉆孔的傾角，5°≤θ≤90°，本次施工的鉆孔傾角5°。

經過計算本次施工的順煤層測壓鉆孔封孔深度不應小于13.1 m，測壓氣室長度不小于1.5 m；本次采用注漿封孔、被動式測壓方法，封孔深度35米，測壓氣室長15 m。

待每個鉆孔施工完畢后立即進行封孔，采用注漿封孔，封孔深度35 m，測壓氣室長15 m，將4分鍍鋅測壓管安裝在鉆孔中，距孔底5 m，測壓管末端為1根篩管，篩管上有10個不規則透氣孔，以便負壓通過測壓管有效傳遞至壓力表；在使用封孔膠時確保封孔膠不會流入透氣孔內將測壓管堵塞；同時，為了保證測壓管連接處不漏氣，應在接頭處纏繞生料帶，用管鉗上緊管子時要松緊適度。根據封孔深度確定膨脹不收縮水泥的使用量，按一定比例配制好封孔水泥漿，用注漿泵一次連續將水泥漿注入鉆孔內，測壓鉆孔封孔示意圖，見圖3。

圖3 測壓鉆孔封孔示意圖

4 抽放半徑的數據觀測

每天對壓力表進行觀測，壓力表在一周內持續穩定不變化，判定為觀測孔內壓力已接近煤層瓦斯壓力，壓力穩定后各鉆孔壓力值，如表1所示。

表1 壓力穩定后各鉆孔壓力值

待壓力穩定后將預抽孔調控閥打開，預抽鉆孔開始抽放，抽放負壓15 kPa左右，并每天記錄測壓孔壓力值，當壓力下降51%以上即達到預抽效果，即壓力降低到0.1 MPa，測壓孔瓦斯壓力變化趨勢圖，見圖4。

圖4 測壓孔瓦斯壓力變化趨勢圖

從瓦斯壓力變化趨勢圖可以看出2號測壓孔距離預抽鉆孔最近，瓦斯壓力下降的最快，7號測壓孔距離預抽孔最遠，壓力下降緩慢。在今后的時間生產中，寺河煤礦二號井15號煤可根據采掘銜接的預抽時間布置合適的鉆孔間距。當預抽時間只有20 d時，可將鉆孔間距設計為2 m；當預抽時間在25 d時，可將鉆孔間距設計為3 m；當預抽時間為30 d時，可將鉆孔間距設計為4 m；當預抽時間為40 d時，可將鉆孔間距設計為5 m；當預抽時間為60 d時，可將鉆孔間距設計為6 m；當預抽時間更長時，可設繼續將鉆孔間距適當加大。

5 結論

1）通過此種方法可以根據采掘銜接安排設計合理的鉆孔間距，避免了由于鉆孔間距過大出現抽放孔白帶；同時也避免了由于鉆孔間距過小，造成成本的浪費，為礦井實現節支增效。

2）若出現地質構造或煤層貯存情況發生變化時，需參考此方法對抽放半徑進行重新測定。

3）若施工鉆孔直徑改變或抽放負壓變動較大時，需參考此方法對抽放半徑進行重新測定。

4）其它礦井可以參考此種方法，根據礦井實際情況，觀測統計適合自己的抽放半徑，為礦井抽采達標、安全增效提供指導。

[1]劉三鈞，馬耕，盧杰，等.基于瓦斯含量的相對壓力測定有效半徑技術[J].煤炭學報，2011，36（10）：1715-1719.

[2]曹新奇，辛海會，徐立華，等.瓦斯抽放鉆孔有效半徑的測定[J].煤炭工程，2009（9）：88-90.

[3]張少科，劉有宏.金龍煤礦順層鉆孔抽放半徑測定技術實踐[J].煤炭技術，2008，27（9）：116-117.

[4]錢小武，李希建，黃明，等.貴州煤礦瓦斯抽放半徑測定研究[J].煤炭技術，2013，32（5）：88-90.

Practice of Measurement Technology of Drainage Radius of Boreholes along No.2 Coal Seam in Sihe Mine

WANG Haizhu,LIU Yanbin
(Sihe Mine,Jincheng Coal Group,Jincheng 048000,China)

According to different pre-drainage time,measurement of drainage radius of boreholes along No.2 coal seam in Sihe mine provided main evidences for design and distribution of the boreholes, which could effectively control the gas on the mining face and avoid invalid overlap occurring between drainage blank belt and the boreholes in the drilling process.

drainage radius;gas;gas content

TD712.6

A

1672-5050（2015）03-0036-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.03.013

（編輯：武曉平）

2015-03-15

王海柱（1986-），男，內蒙古赤峰人，碩士，助理工程師，從事煤礦技術管理工作。