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摘要： 針对单一突出煤层赋存条件， 提出了顺层下向长钻孔递进保护区域瓦斯抽采技术， 即煤层 由浅至深、由低瓦斯区向高瓦斯区， 从上区段机巷 （ 本阶段腰巷 ）施工下向倾斜顺层长钻孔， 通过预抽煤层瓦斯， 有效降低煤层瓦斯含量， 区域性消除本阶段工作面突出危险性。实践证明， 该方法能大幅度减 少工程量， 缩短瓦斯治理时间， 确保突出煤层的安全高效开采。
关键词： 顺层长钻孔、递进保护、区域瓦斯抽采
中图分类号：TD712
一.顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术
1.技术原理
顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术属于 预抽煤层瓦斯技术的一种， 该技术由煤层浅部向深 部、由低瓦斯区向高瓦斯区， 从上阶段工作面机巷 （ 本阶段工作面腰巷 ） 施工下向倾斜顺层长钻孔， 通 过长时间的预抽煤层瓦斯， 有效降低了煤层瓦斯含 量， 区域性消除本阶段工作面腰巷 （ 机巷 ） 及以上区 域突出危险性， 保证本阶段工作面煤层巷道的安全 快速掘进和高效回采。顺层长钻孔递进保护区域性 瓦斯抽采技术原理见图 1。工作面内布置机、风、腰 3条煤巷， 顺层钻孔对腰巷和机巷的保护宽度不小于 10 m。该方法的技术特点是不需要施工底板岩 巷作瓦斯抽采巷道， 工作面瓦斯抽采钻孔全部为顺 层钻孔， 其利用率高。与其他预抽方式相比， 该方法 瓦斯抽采工程量小， 且抽采效果好， 可以保证煤巷掘 进和工作面回采安全。
2.适用条件
突出煤层一般较松软， 深孔施工难度大， 而顺层 长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术首先要解决的 是长钻孔施工问题。因此， 对煤层地质条件有一定 要求， 并不是所有煤层都适用此法。该方法的实施 需要满足以下条件：煤层较坚硬。煤层透气性系数较大。煤层为缓倾斜煤层， 其倾角一般不超过 15b， 以利于施工下向顺层钻孔。
二、瓦斯治理工程量分析
1.为了对顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术进行了解， 就目前单一煤层普遍采用底板岩巷穿 层钻孔结合顺层钻孔预抽方式， 从瓦斯治理工程量 和成本进行对比， 反映其技术优势。设工作面走向长 1 250 m， 倾向长 140 m， 煤层 厚度 3. 3 m， 平均倾角 10b。由于顺层下向钻孔的施工长度有限， 此方法需 要在工作面中部沿走向施工 1条瓦斯治理巷道 （ 腰 巷 ）， 在工作面倾向长或煤层深部顺层下向长钻孔施 工困难， 钻孔施工长度较短， 上下两茬顺层钻孔无法 覆盖整个工作面的情况下， 可采取相应的调整方案。
2.顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术需要布置 1条煤巷， 底板岩巷穿层钻孔结合顺层钻孔预抽方式需要布置 1条底板瓦斯抽放岩巷。底板岩巷穿层钻孔结合顺层钻孔预抽方式成本为 1 453. 1万元， 顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术成本为 615. 0万元， 相差 838. 1万元。从工作面准备时为 615. 0万元， 相差 838. 1万元。从工作面准备时间看， 1台钻机按照每月钻进 1 500 m 钻孔来计算， 使用 2台钻机打钻， 底板岩巷穿层钻孔结合顺层钻孔预抽方式需要施工 31个月， 顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术需要施工 14个月， 后者比前者少用 17个月。顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术可大大缩短工作面准备时间， 节约大量的瓦斯治理投入资金。
三、工程应用
1.试验区概况
淮北矿区祁南煤矿 32 煤层为矿井主采煤层， 位于上石盒子组下部， 煤层厚为 0. 2. 38 m， 以中厚煤层为主， 属较稳定煤层。下采区回采标高 - 550 ～ - 800 m， 煤层瓦斯压力 2. 05～4. 0 MPa， 采区内地质构造简单， 整体为一单斜构造，局部呈较缓波状起伏。工作面采用综掘综采工艺。随着埋深的增加， 32 煤层瓦斯压力和含量不断增大， 瓦斯压力达 2. 9 MPa（ - 665 m ）， 在构造带附近煤体结构遭受破坏、瓦斯涌出异常， 局部出现打钻喷孔等现象， 预测指标已超过防治煤与瓦斯突出细则规定的临界值， 工作面开采前需进行瓦斯抽采。
2.工作面瓦斯治理方案
通过 34下2工作面采掘实践证明， 倾斜顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采方法可将高瓦斯突出危险性煤层转变为低瓦斯无突出危险性煤层， 彻底消除煤层的突出危险性， 实现工作面的安全快速掘进和高效回采。
（1）顺层钻孔递进保护区域瓦斯治理技术。利用 34下1工作面机巷施工顺层钻孔， 采用 SGA - ?强力钻机， 钻孔间距 5 m， 孔径 91 mm， 孔深 80～ 90 m，钻孔终孔控制在 34下2腰巷下帮 10 m 范围， 预抽 3～ 6个月后， 预抽范围内煤层瓦斯含量从10. 7 m 3 / t降 至 7. 8 m3 / t。采用综掘工艺施工腰巷， 其施工期间 施工顺层钻孔预抽机巷掘进区域煤层瓦斯。工作面 钻孔量为 50 km， 达 0. 05 m / t以上。
（2）综掘工作面瓦斯治理采用长距离煤巷局部通风、煤层浅孔动压注水技术。
（3）综采工作面瓦斯治理采用高位钻孔、采空区埋管 （吊管 ） 、上隅角插管、边采边抽、煤层注水等综合抽采技术。
结论：
突出矿井应采用顺层长钻孔预抽工作面开采区域煤层瓦斯和下一个工作面开采区域的煤层瓦斯等 预抽煤层瓦斯的技术方法， 确保突出煤层掘、采之前 抽采达标。采用顺层钻孔递进保护区域瓦斯治理 技术由浅部向深部， 由低瓦斯区域向高瓦斯区域施 工顺层钻孔预抽煤层瓦斯， 能够有效地降低煤层瓦 斯含量， 区域性消除煤层突出危险性， 能够大幅度地 降低瓦斯抽采工程量、缩短瓦斯治理时间， 实现突出 煤层巷道综合机械化掘进和安全高效开采， 在国内 具有较大的推广价值和应用前景。
参考文献：
[1]何满朝， 袁和生， 靖洪 文， 等. 中国煤矿锚杆支护理论与实践 [M].北京： 科学出版社， 2004.
[2]许国安， 靖洪文. 煤矿巷道围岩松动圈智能预测研究[J].徐州： 中国矿业大学学报， 2005：152- 155.
[3]马元. 深部巷道围岩变形机理三维模拟试验研究 [D].徐州： 中国矿业大学， 2007.
[4]于德成. 钻孔摄像测量围岩松动圈厚度值的研究与应用[D]. 徐州： 中国矿业大学， 2007.
关键词： 顺层长钻孔、递进保护、区域瓦斯抽采
中图分类号：TD712
一.顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术
1.技术原理
顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术属于 预抽煤层瓦斯技术的一种， 该技术由煤层浅部向深 部、由低瓦斯区向高瓦斯区， 从上阶段工作面机巷 （ 本阶段工作面腰巷 ） 施工下向倾斜顺层长钻孔， 通 过长时间的预抽煤层瓦斯， 有效降低了煤层瓦斯含 量， 区域性消除本阶段工作面腰巷 （ 机巷 ） 及以上区 域突出危险性， 保证本阶段工作面煤层巷道的安全 快速掘进和高效回采。顺层长钻孔递进保护区域性 瓦斯抽采技术原理见图 1。工作面内布置机、风、腰 3条煤巷， 顺层钻孔对腰巷和机巷的保护宽度不小于 10 m。该方法的技术特点是不需要施工底板岩 巷作瓦斯抽采巷道， 工作面瓦斯抽采钻孔全部为顺 层钻孔， 其利用率高。与其他预抽方式相比， 该方法 瓦斯抽采工程量小， 且抽采效果好， 可以保证煤巷掘 进和工作面回采安全。
2.适用条件
突出煤层一般较松软， 深孔施工难度大， 而顺层 长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术首先要解决的 是长钻孔施工问题。因此， 对煤层地质条件有一定 要求， 并不是所有煤层都适用此法。该方法的实施 需要满足以下条件：煤层较坚硬。煤层透气性系数较大。煤层为缓倾斜煤层， 其倾角一般不超过 15b， 以利于施工下向顺层钻孔。
二、瓦斯治理工程量分析
1.为了对顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术进行了解， 就目前单一煤层普遍采用底板岩巷穿 层钻孔结合顺层钻孔预抽方式， 从瓦斯治理工程量 和成本进行对比， 反映其技术优势。设工作面走向长 1 250 m， 倾向长 140 m， 煤层 厚度 3. 3 m， 平均倾角 10b。由于顺层下向钻孔的施工长度有限， 此方法需 要在工作面中部沿走向施工 1条瓦斯治理巷道 （ 腰 巷 ）， 在工作面倾向长或煤层深部顺层下向长钻孔施 工困难， 钻孔施工长度较短， 上下两茬顺层钻孔无法 覆盖整个工作面的情况下， 可采取相应的调整方案。
2.顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术需要布置 1条煤巷， 底板岩巷穿层钻孔结合顺层钻孔预抽方式需要布置 1条底板瓦斯抽放岩巷。底板岩巷穿层钻孔结合顺层钻孔预抽方式成本为 1 453. 1万元， 顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术成本为 615. 0万元， 相差 838. 1万元。从工作面准备时为 615. 0万元， 相差 838. 1万元。从工作面准备时间看， 1台钻机按照每月钻进 1 500 m 钻孔来计算， 使用 2台钻机打钻， 底板岩巷穿层钻孔结合顺层钻孔预抽方式需要施工 31个月， 顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术需要施工 14个月， 后者比前者少用 17个月。顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采技术可大大缩短工作面准备时间， 节约大量的瓦斯治理投入资金。
三、工程应用
1.试验区概况
淮北矿区祁南煤矿 32 煤层为矿井主采煤层， 位于上石盒子组下部， 煤层厚为 0. 2. 38 m， 以中厚煤层为主， 属较稳定煤层。下采区回采标高 - 550 ～ - 800 m， 煤层瓦斯压力 2. 05～4. 0 MPa， 采区内地质构造简单， 整体为一单斜构造，局部呈较缓波状起伏。工作面采用综掘综采工艺。随着埋深的增加， 32 煤层瓦斯压力和含量不断增大， 瓦斯压力达 2. 9 MPa（ - 665 m ）， 在构造带附近煤体结构遭受破坏、瓦斯涌出异常， 局部出现打钻喷孔等现象， 预测指标已超过防治煤与瓦斯突出细则规定的临界值， 工作面开采前需进行瓦斯抽采。
2.工作面瓦斯治理方案
通过 34下2工作面采掘实践证明， 倾斜顺层长钻孔递进保护区域性瓦斯抽采方法可将高瓦斯突出危险性煤层转变为低瓦斯无突出危险性煤层， 彻底消除煤层的突出危险性， 实现工作面的安全快速掘进和高效回采。
（1）顺层钻孔递进保护区域瓦斯治理技术。利用 34下1工作面机巷施工顺层钻孔， 采用 SGA - ?强力钻机， 钻孔间距 5 m， 孔径 91 mm， 孔深 80～ 90 m，钻孔终孔控制在 34下2腰巷下帮 10 m 范围， 预抽 3～ 6个月后， 预抽范围内煤层瓦斯含量从10. 7 m 3 / t降 至 7. 8 m3 / t。采用综掘工艺施工腰巷， 其施工期间 施工顺层钻孔预抽机巷掘进区域煤层瓦斯。工作面 钻孔量为 50 km， 达 0. 05 m / t以上。
（2）综掘工作面瓦斯治理采用长距离煤巷局部通风、煤层浅孔动压注水技术。
（3）综采工作面瓦斯治理采用高位钻孔、采空区埋管 （吊管 ） 、上隅角插管、边采边抽、煤层注水等综合抽采技术。
结论：
突出矿井应采用顺层长钻孔预抽工作面开采区域煤层瓦斯和下一个工作面开采区域的煤层瓦斯等 预抽煤层瓦斯的技术方法， 确保突出煤层掘、采之前 抽采达标。采用顺层钻孔递进保护区域瓦斯治理 技术由浅部向深部， 由低瓦斯区域向高瓦斯区域施 工顺层钻孔预抽煤层瓦斯， 能够有效地降低煤层瓦 斯含量， 区域性消除煤层突出危险性， 能够大幅度地 降低瓦斯抽采工程量、缩短瓦斯治理时间， 实现突出 煤层巷道综合机械化掘进和安全高效开采， 在国内 具有较大的推广价值和应用前景。
参考文献：
[1]何满朝， 袁和生， 靖洪 文， 等. 中国煤矿锚杆支护理论与实践 [M].北京： 科学出版社， 2004.
[2]许国安， 靖洪文. 煤矿巷道围岩松动圈智能预测研究[J].徐州： 中国矿业大学学报， 2005：152- 155.
[3]马元. 深部巷道围岩变形机理三维模拟试验研究 [D].徐州： 中国矿业大学， 2007.
[4]于德成. 钻孔摄像测量围岩松动圈厚度值的研究与应用[D]. 徐州： 中国矿业大学， 2007.