湖南资江煤业集团有限公司
Ⅲ、Ⅳ、（Ⅴ）煤层排放半径
测定报告
编制：通防部
编制日期：2017年8月10日
湖南资江煤业集团有限公司
Ⅲ、Ⅳ、（Ⅴ）煤层排放半径
测定报告
编制：
通防部：
技术部：
通防队：
通防副总：
总工程师：
总经理：
湖南资江煤业集团有限公司
Ⅲ、Ⅳ、（Ⅴ）煤层排放半径测定技术方案
目前，煤巷掘进工作面防治煤与瓦斯突出措施有：大直径钻孔、超前钻孔、松动爆破、前探支架、水力冲孔等措施。
其中以超前钻孔防突措施工艺最简单，对工人无特殊技术要求，工人易于接受，且无需专用设备，成本低。
因此，这种防突措施在现场得到了广泛采用。
资江矿严格执行“四位一体”防突措施，采用φ75 mm的超前排放钻孔，超前钻孔有效排放半径待确定。
为了测定矿井Ⅲ、Ⅳ煤层煤层瓦斯排放半径参数。
特编制Ⅲ、Ⅳ煤层排放半径测定技术方案，具体测定方案如下。
一、现行测定瓦斯排放钻孔有效排放半径方法
目前，超前瓦斯排放钻孔有效排放半径的常用测定方法有：①瓦斯压力降低法；②钻孔瓦斯流量法；③钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法。
由于钻孔瓦斯压力法和测量钻孔瓦斯涌出量法工程量大，工艺复杂繁琐，存在下列缺点：
（1）在软分层中布置测量孔，在打钻过程中，软分层中的瓦斯就会得到一定的排放（测量孔也有排放作用），破坏了煤层原始条件。
再在测量孔旁边处打排放孔，实际上是在测量孔排放瓦斯后，测定排放孔的有效排放半径，由此测出的结果与实际情况偏差较大。
（2）在软分层中封孔困难，封孔很难达到理想效果，因而测出的瓦斯涌出量不准。
测定瓦斯压力对封孔要求更高，在煤层中（特别
是在软分层中）测定瓦斯压力非常困难。
（3）测定时所需设备和人员多，多个测量孔都需同时测量观察，整个测定过程时间较长，费工费时，测定费用高。
鉴于上述情况本次测定方案采取钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法对煤层半径进行测定。
二、瓦斯排放半径测定
1、测点布置
分别在3537机巷和3742切眼上山布置测试钻孔，钻孔布置的煤层必须赋存比较稳定，且未采取过任何防突措施的位置布置测点测定瓦斯排放半径。
具体由通防部安排人员在现场确定。
2、测定所需设备、材料
(1)测定钻屑量时用编织袋、弹簧秤，测定S值；
(2)WTC瓦斯突出参数测定仪2台，机械秒表2块，用于测定K1值；
(3)施工一个孔径42mm的预测孔所需钻机、钻杆(10m)、钻头；施工一个孔径75mm的超前排放钻孔所需风煤钻机、钻杆(10m)、钻头。
3、测定方法
采用每米的钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法确定排放半径。
(1)在布置好的测点煤层软分层中先打一个考察钻孔(孔1)，测量每米的钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标，并填入附表2，钻孔深10m，钻孔直径为42mm。
(2)测试结束后，将钻孔扩大到排放钻孔的设计直径(75mm)，进行扩孔排放(空眼排放)。
(3)按施工要求，确定排放时间。
打完排放孔后，让其排放一段时间，一般为8h（根据钻孔有效排放时间为8h），使排放孔周围瓦斯得到排放。
到达时间后，在该孔附近的软分层中打一个与排放孔成一定角度的测试孔，测量其每米钻孔的钻屑量与钻屑瓦斯解吸特征K1值。
(4)将2个钻孔同一深度范围内所测到的数据和两点的间距进行分析，当其小于临界指标值时，相应两点的最大间距确定为排放钻孔的有效排放半径。
4、钻孔布置参数确定
(1)钻孔参数。
超前钻孔：深10m，直径75mm；测试钻孔：深10m，直径42mm。
(2)钻孔布置参数。
钻孔布置方式及钻孔布置参数如附图1所示。
在设计时，钻孔开口之间的距离按3m，钻孔夹角17°。
(3)每个煤层各布置三组钻孔，各组钻孔之间的距离根据现场实际情况确定。
5、判断准则
将2个钻孔同一深度处所测定的指标进行比较，如果自某一深度处开始向钻孔深处，2孔各点所测定的指标均小于1孔同一深度的指标时，该深度对应的钻孔之间的距离就称为超前钻孔有效排放半径。
6、测定时间
每次测定时间为一个小班(如08点至16点)。
图一、瓦斯排放半径钻孔布置示意图
三、钻孔瓦斯排放半径测定结果
1、3煤Φ75mm 排放钻孔的有效排放半径测定结果数据见表1-1和图1-2及图1-3。
表1-1 排放半径现场数据考察表
孔深
（m ）
钻屑量考察
钻屑解吸特征K 1值考察 排放前S 值 （kg/m ）
排放后S 值 （kg/m ）
排放前K 1 （ml/g.min 0.5） 排放后K 1
（ml/g.min 0.5
）
1 2 2.1 0.01 0.01 2 2.1 2.1 0.06 0.09 3 2 2 0.01 0 4 2 2.2 0.06 0.06 5 2.1 2 0.06 0.07 6 2.2 2.1 0.05 0.04 7 2.1 1.8 0.07 0.05 8 2 1.7 0.09 0.04 9 2.2 1.8 0.17 0.05 10
2.2
1.7
0.16
0.06
图1-2 不同钻孔深度钻屑量测定值变化曲线
根据表1-1和图1-2分析可知：当钻孔钻进深度至7m时，测试钻孔钻屑量变化曲线与预测钻孔钻屑量变化曲线出现分离且测试钻孔钻屑量值由大于预测钻孔钻屑量值变化为小于该值，因此，可以判定钻孔钻进深度至7m时，所计算得到的排放半径R排＝(3×tan17)=0.91m，即为3煤Φ75mm排放钻孔的有效排放半径。
图1-3 不同钻孔深度钻屑解吸特征K1值变化曲线根据表1-1和图1-3分析可知：当钻孔钻进深度至6m时，测试钻孔钻屑解吸特征K1值变化曲线与预测钻孔钻屑解吸特征K1值变化曲线始终呈显著分离且测试钻孔钻屑K1值小于预测钻孔钻屑K1值，因此，可以判定钻孔钻进深度至6m时，所计算得到的排放半径R排＝(4×tan17)=1.22m，即为3煤Φ75mm 排放钻孔的有效排放半径。
综上分析可知，3煤Φ75mm排放钻孔的有效排放半径为0.91～1.22m。
为了使3煤层排放效果更加有效空间3煤层排放半径取1m.
2、4（5）煤Φ75mm排放钻孔的有效排放半径测定结果数据见表2-1和
图2-2及图2-3。
表2-1 排放半径现场数据考察表
孔深
（m ）
钻屑量考察
钻屑解吸特征K 1值考察 排放前S 值 （kg/m ）
排放后S 值 （kg/m ）
排放前K 1 （ml/g.min 0.5） 排放后K 1
（ml/g.min 0.5
）
1 2.1 2.
2 0 0.07 2 2.4 2.1 0.11 0.02
3 2.2 2.2 0.01 0.03
4 2.3 2.2 0.02 0.0
5 5 2.2 2.1 0.02 0.03
6 2.1 2.1 0.01 0.04
7 2.2 1.7 0.07 0.05
8 2.3 1.
9 0.07 0.04 9 2.3 1.8 0.08 0.05 10
2.2
1.7
0.06
0.03
图2-2 不同钻孔深度钻屑量测定值变化曲线
根据表2-1和图2-2分析可知：当钻孔钻进深度至6m 时，测试钻孔钻屑量变化曲线与预测钻孔钻屑量变化曲线出现分离且测试钻孔钻屑量值大于预
测钻孔钻屑量值，因此，可以判定钻孔钻进深度至6m时，所计算得到的排放半径R排＝(4×tan17)=1.22m，即为4煤Φ75mm排放钻孔的有效排放半径。
图2-3 不同钻孔深度钻屑解吸特征K1值变化曲线根据表2-1和图2-3分析可知：当钻孔钻进深度至5m时，测试钻孔钻屑解吸特征K1值变化曲线与预测钻孔钻屑解吸特征K1值变化曲线始终呈显著分离且测试钻孔钻屑K1值小于预测钻孔钻屑K1值，因此，可以判定钻孔钻进深度至5m时，所计算得到的排放半径R排＝(5×tan17)=1.52m，即为4（5）煤Φ75mm排放钻孔的有效排放半径。
综上分析可知，4（5）煤Φ75mm排放钻孔的有效排放半径为1.22～1.52m。
为了使4（5）煤层排放效果更加有效空间4（5）煤层排放半径取1.2m.。