工作面本煤层瓦斯抽采钻孔合理布置间距研究

2010年第2期 煤 炭 工 程 施工技术

工作面本煤层瓦斯抽采钻孔合理布置

间距研究

李 钢,范喜生,马丕梁,樊少武,王栓林

(煤炭科学研究总院,北京 100013)

摘 要:沙曲矿4主采煤层具有突出危险性,严重制约了矿井的安全生产。文章利用煤层瓦斯的渗流理论和扩散理论建立了新的流动方程,结合沙曲矿煤层实际情况求出了满足抽采时间和抽采率要求的钻孔最大间距,作为本煤层采前预抽和边采边抽的合理布置间距,保证了钻孔施工的安全高效。

关键词:渗流理论;扩散理论;采前预抽;边采边抽;钻孔布置间距

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中图分类号:TD712 6 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2010)02 0027 03

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Researchonrationallayoutintervalofgasdrainage

boreholeinseamofcoalminingface

LIGang,

FANXi-sheng,MAPei-liang,FANShao-wu,WANGShuan-lin

(ChinaCoalResearchInstitute,Beijing100013,China)

Abstract:TheNo 4seamasthemainminingseaminShaquMinehadaoutburstdangerandhadseriouslyrestrictedtheminesafetyproduction.Thevadosetheoryandthediffusetheorywereappliedtoestablishanewflowequation.Inthe

combinationwiththeseamactualconditionsofShaquMine,theboreholemaxintervalwasobtainedtomeetthegasdrainagetimeandgasdrainagerate,whichcouldtherationallayoutintervalofthepre-drainagebeforetheminingoperationandminingwhilegasdrainagetoensurethesafetyandhighefficiencyoftheboreholedrillingoperation.Keywords:vadosetheory;diffusetheory;pre-drainagebeforeminingoperation;miningwhilegasdrainage;boreholelayoutinterval

只要在给定的预抽时间下,达到抽采量或抽采率的指标要求即可。从国内大多数矿井的瓦斯抽采方案设计来看,钻孔间距绝大部分以经验估计为主,设计缺乏理论依据,经常造成抽采时间与钻孔工程量不足,或钻孔过密使得有效抽采时间过短,严重影响了采掘接替。因此,为了保证钻孔的抽采效果,合理调配抽采时间,需要通过理论研究确定抽采钻孔的合理布置间距。

1 概 述

沙曲矿是华晋焦煤有限责任公司建设的第一对矿井,初期设计生产能力300万t/a。该矿为煤与瓦斯突出矿井,2008年矿井瓦斯绝对涌出量达421 92m/min,相对瓦斯涌出量79 06m3/t。沙曲矿4#主采煤层具有突出危险性,北翼工作面瓦斯涌出量大、超限问题严重,抽、掘、采衔接紧张,瓦斯问题严重制约着矿井的安全、高效生产。目前,综采工作面本煤层瓦斯采用采前预抽、边采边抽的方法进行治理。沙曲矿4#煤层瓦斯含量为10 89m3/t,属于可抽放煤层,在保证钻孔施工和封孔质量的条件下,瓦斯抽采的效果和钻孔的合理设计有很大关系。井下的实际经验表明,减小钻孔间距能在较短时间内增加瓦斯抽采量。然而,受井下实际条件的制约,钻孔间距不可能无限制地减小,否则会给施工和维护带来不便。从瓦斯抽放管理的角度来看,

3

2 基于渗流和扩散理论的本煤层钻孔抽采瓦斯流动方程

周世宁院士从渗流力学角度出发,把多孔介质的煤层视为一种大尺度上均匀分布的虚拟连续介质,首次提出了基于达西定律的瓦斯流动理论[1],奠定了我国瓦斯研究的理论基础。该理论在处理钻孔周围瓦斯流动问题时作了以下5个假设,并在此基础上建立了煤层瓦斯流动的基本方

收稿日期:2009-10-14

矿山安全等领域研究,发表论文10余篇。

作者简介:李 钢(1979-),男,河南平顶山人,博士,现为煤炭科学研究总院矿山安全技术研究分院工程师,从事

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