第7章 本煤层采前抽采瓦斯方法
一、井下本煤层采前抽采瓦斯的防突机理 二、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法 三、顺层钻孔抽采瓦斯方法 四、枝状长钻孔抽采瓦斯方法 五、提高采前抽采瓦斯效果的技术途径
前言
•区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。对不具备保护层开采条件的 突出煤层，需要采取预抽煤层瓦斯措施。预抽煤层瓦斯即为采前抽采煤层瓦斯，包 括地面钻井抽采和井下抽采两部分。 •钻孔法抽采煤层瓦斯有穿层钻孔和顺层钻孔两种，其它方法是在这两种方法的基 础上衍生出来的。
7.1井下本煤层采前抽采瓦斯的防突机理
1.降低地应力，释放应变潜能 （钻孔煤层层内取煤，地应力降低；瓦斯抽采 出来，煤体收缩；应变能降低） 2.释放瓦斯，降低瓦斯潜能 （突出过程中，瓦斯潜能集中释放；抽采后瓦 斯压力降低，瓦斯潜能降低） 3.增大突出阻力 （煤层的硬度增加，提高了煤的抵抗外力破坏 的能力；二是降低了采前抽采区内瓦斯压力梯 度 ，抽采后，煤的坚固性系数提高1.5倍以上， 透气性系数增高9倍 ）
钻孔施工——高压水诱导喷孔
瓦斯抽放量/m3/min
40 35 30 25 20 15 10
5 0
0
混合流量
纯瓦斯量
100
200
300
400
500
600
700
时间/d
7 顺层钻孔预抽工作面瓦斯
7.3 抽采案例——祁南713工作面预抽瓦斯
钻孔施工——高压水诱导喷孔
抽瓦斯
排瓦斯、煤、水
钻 机
7 顺层钻孔预抽工作面瓦斯
7.3 抽采案例——祁南713工作面预抽瓦斯
钻孔施工——高压水诱导喷孔
瓦斯抽采量/(m3.min-1)
5 4 3 2 1 0
10/1
10/11
10/21 10/31 日期
11/10
7 顺层钻孔预抽工作面瓦斯
7.3 抽采案例——祁南713工作面预抽瓦斯
大面积穿层钻孔预抽
适应条件
•无保护层开采的突出煤层 •突出危险特别严重的煤层 直接在煤层内施工顺层钻孔时经常会出现喷孔、抱钻、 卡钻等一系列问题，甚至可能诱发煤与瓦斯突出 •具有突出危险的特厚煤层 钻孔需要控制到采掘空间的上方、下方、左方、右方 及前方这样一个庞大的立体范围，在其中施工上向或 下向的钻孔预抽煤层瓦斯来均匀消除这个立体范围内 煤体的突出危险性是非常困难的，而且安全性难以保 证。 •近距离突出煤层群（层间夹矸较厚的突出煤层）
7.1井下本煤层采前抽采瓦斯的防突机理
7.2穿层钻孔采前抽采瓦斯方法
主要有底板岩巷大面积穿层钻孔预采工作 面瓦斯与底板岩巷密集穿层钻孔预抽煤巷条带 瓦斯两种 。
大面积穿层钻孔预抽
布置方法
•岩巷数量考虑钻机的施 工能力及工作面倾向长 度 •钻场间距考虑钻孔控制 范围及钻孔施工能力；
大面积穿层钻孔预抽
大面积穿层钻孔预抽
布置参数
•钻孔直径90～120mm； •间距2～10m； •钻孔穿透煤层0.5m； •在煤层内均匀布置； •封孔长度8m以上； •抽采负压25kPa以上； •抽采时间满足规定要求， 不小于6个月
大面积穿层钻孔预抽
特点
•安全性有保障 •穿层钻孔施工灵活、方便，适应性强
•巷道、钻孔工程量大； •钻孔利用率低
பைடு நூலகம்
穿层钻孔预抽煤巷条带
钻孔参数
•钻孔直径90～120mm； •间距2～5m； •钻孔穿透煤层0.5m； •在煤层内均匀布置； •封孔长度8m以上； •抽采负压25kPa以上； •抽采时间满足《规定》 要求，不小于5个月
6 穿层钻孔预抽煤巷条带
6.3 特点
•安全性高； •钻孔施工灵活、方便， 适应性强；
•钻孔控制范围小，工程 量、钻孔量相对较小， 可早进入煤层
6 穿层钻孔预抽煤巷条带
6.4 适应条件
•可在较短的时间内消除 煤巷条带的突出危险性， 为尽早进入突出煤层、 继续采取顺层钻孔预抽 消除工作面突出危险赢 得了时间。 •具有广泛的适应性，是 目前不具备保护层开采 条件的突出煤层，区域 性瓦斯治理的主要方法。
基本要求
•钻孔控制范围 《防突规定》对于钻孔控制回采巷道外侧的范围是： 倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m，下帮 至少10m；其他煤层巷道两侧轮廓线外至少各15m。 •巷道及钻场要求 底板岩石巷道一般布置在工作面底板15~25m、赋存稳 定的岩层中，巷道断面一般不小于10.5m2 （3m×3.5m）。 钻场间距考虑钻孔控制范围及钻孔施工能力；钻场能 满足大功率钻机施工的需要，不小于12.25m2
7 顺层钻孔预抽工作面瓦斯
7.3 抽采案例——祁南713工作面预抽瓦斯
祁南煤矿7煤层为煤与瓦斯突出煤层，713工作 面标高为-503～-550m，煤层平均厚度3.5m，平均 倾角5°，瓦斯压力2.42MPa，瓦斯含量10.39m3/t。
7 顺层钻孔预抽工作面瓦斯
7.3 抽采案例——祁南713工作面预抽瓦斯
7.1井下本煤层采前抽采瓦斯的防突机理
中梁山煤矿石门揭开K10煤层10次，发生突出5次，
最大突出强度达1800t 。
7.1井下本煤层采前抽采瓦斯的防突机理
设计以6.25m的抽采半径均匀布置22个钻孔，孔径75mm，实 际施工的钻孔间距最大14m，最小8m。为了考察抽采过程中 流量、压力、煤层变形、透气性、煤体硬度五个参数的变化， 布置测变形孔3个、测瓦斯压力孔6个。
7 顺层钻孔预抽瓦斯——一般方法
7.1 布置参数
•钻孔间距2~5m，直径90~120mm； •钻孔在工作面中间应有10m左右的压茬； •封孔长度10m以上，抽采负压13kPa以上； •抽采时间不低于5个月。
7 顺层钻孔预抽工作面瓦斯
7.2 特点及适应条件
•顺层钻孔均为煤孔，钻孔利用率高。 •但钻孔施工对煤层赋存条件要求高，适应于顶底板 起伏小、不含夹矸或夹矸厚度小的煤层。
大面积穿层钻孔预抽
应用实例（芦岭8~9煤层）
•通过12～18个月的抽采，煤层瓦斯抽采率可达30%。 •但8、9煤层煤体原始瓦斯含量20m3/t以上，煤层的残余瓦 斯含量也高达14.0m3/t以上。
穿层钻孔预抽煤巷条带
布置方法
•岩巷布置在距离煤层 20～25m的稳定岩层中 •巷道断面不小于10.5m2 •岩巷位置侧向工作面内 部 •钻场间距考虑钻孔控制 范围及钻孔施工能力； •钻场能满足大功率钻机 施工的需要，不小于 12.25m2