底板岩巷穿层钻孔一孔多用瓦斯抽采时效性研究

王兆丰^1,2,3，席杰¹，陈金生^1,2，李学臣⁴，李艳飞⁵，马雄伟¹

1. 河南理工大学安全科学与工程学院2. 煤矿灾害预防与抢险救灾教育部工程研究中心3. 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心4. 焦作煤业(集团)有限责任公司5. 河南能源集团焦煤公司古汉山矿

摘 要：为了提高穿层钻孔的利用率,基于煤岩动力学行为下的采动裂隙场和应力场演化规律,提出全生命周期的底板岩巷穿层钻孔一孔多用瓦斯抽采技术,即按先后顺序实现采前预抽、边采边抽以及采空区瓦斯抽采功能。以古汉山矿1604综采工作面为例,进行现场试验。结果表明:一孔多用试验钻孔的抽采效果具有明显的时变特性,为定性定量分析试验钻孔的抽采时效性规律,根据抽采纯量变化将抽采全生命周期划分为初始预抽增流期、高效预抽期、预抽快速衰减期、高效卸压增流期、低流枯竭期、采后纯量回升期和采后衰减低流期7个阶段;高效预抽期是全生命抽采周期中最关键的阶段,其次为高效卸压增流阶段,平均瓦斯抽采纯量可达到在预抽高效期钻孔平均瓦斯抽采纯量的61.4%;确定前方距离工作面70 m至后方距离工作面40 m范围内为穿层钻孔受采动卸压影响区,工作面超前35～40 m,抽采浓度和纯量最大;在边采边抽阶段,距离采面前方20～70 m的试验钻孔平均抽采纯量比卸压前提高5倍;古汉山矿底板岩巷穿层钻孔采前预抽合理抽采天数为260 d,边采边抽有效抽采期为46 d,采空区瓦斯抽采有效抽采期为26 d。通过一孔多用的底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽采实现了预抽达标和降低工作面瓦斯涌出的目标,具有良好的推广应用价值。

关键词：穿层钻孔;一孔多用;采前预抽;边采边抽;采后抽采;