红林煤矿防治煤与瓦斯突出方案设计说明书 顺层钻孔在施工过程中，往往因煤层赋存或地质构造影响、钻孔喷孔、卡钻等不利因素，而达不到理想长度，一般只能达到60～80m，因此，稳妥的办法是从工作面机、风巷向采面同时打钻，方能使预抽钻孔覆盖全采煤工作面而不留“空白带”。
由于1＃煤层为薄煤层开采，为了便于钻孔施工，建议采用平行钻孔，即钻孔与工作面平行。钻孔间距根据预计的抽采时间，按照下表3－2所列参数取值，考虑到钻孔施工要覆盖150m斜长的工作面，其施工上向孔比下向孔容易，且钻孔深度一般可达到较长深度，因此，设计运输巷上向孔深度为85m，回风巷下向孔深度为60米。钻孔直径为开孔110mm，终孔75mm。钻孔布置示意图见图3－4。
钻孔布置方式及参数见附图F1007-178-3。
如矿井引进大功率钻机，则由采煤工作面运输巷施工顺层长钻孔，覆盖全采煤工作面而不留“空白带”。
如果矿井在施工工作面顺层预抽钻孔时在部分地点出现过卡钻、顶钻、喷孔等现象，造成抽放钻孔施工不到位或钻进速度过慢而导致根本无法施工，从而留下抽放空白带，为以后的安全生产留下隐患。建议矿方缩短工作面倾斜长度或购买大功率的钻机设备，并配合麻花钻杆、风力排渣工艺进行施工，管理上加强操作人员的技能培训，提高钻工
回风石门回 风 巷运输石门运 输 巷5m
图3－4 煤层采面大面积预抽钻孔布置示意图
技术水平，确保按照设计要求施工；若采用上述工艺和方法，钻孔施工因喷孔、顶钻、卡钻原因仍不能达到设计深度时，可试验采用穿层钻孔预抽卸压后再施工顺层钻孔的方
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红林煤矿防治煤与瓦斯突出方案设计说明书 法，即在顺层钻孔施工确实困难的地点，从回采工作面运输巷向煤层底板掘进下山斜巷，斜巷末端掘进钻场，在钻场内向顺层钻孔无法达到地带施工穿层预抽钻孔，穿层孔预抽一段时间达到卸压效果后，再按设计要求施工顺层长钻孔。
2．预抽参数的确定
（1） 大面积本层预抽钻孔间距：
钻孔间距R?其中：n?L n?1kQyQt
L——工作面走向长度，m； K——备用系数，取1.2；
Qy——工作面需要抽放的瓦斯量，m3；
Qt——1个钻孔在有效抽放时间tx内累积瓦斯抽放量，m3；
1＃煤层瓦斯基本参数取值(根据7＃煤层基本参数估算)：
钻孔平均瓦斯涌出初速度q0：5.0L/min.m； 钻孔平均瓦斯流量衰减系数α：0.6375d-1； 抽排率β：30％；
煤层平均瓦斯含量Q：平均14.5 m3/t； 计算结果如下表3－2所示：
表3－2 1＃煤层本层预抽钻孔间距与抽采时间关系表 煤厚(m) 抽放时间(d) 钻孔间距(m) 30 2.0 60 2.3 90 2.5 0.98 180 2.7 270 2.9 360 3.0 备注： （2） 钻孔直径：理论上钻孔直径大，暴露煤壁面积也大，瓦斯涌出量就大。但钻孔的直径应根据打钻技术、抽放瓦斯量和抽放半径等因素综合考虑，一般选用65mm～110mm，有条件时可用大直径钻孔。根据红林煤矿的实际情况，预抽钻孔采用75mm直径。
（3） 钻孔长度：实践证明，钻孔的抽放瓦斯量随着钻孔长度（揭露煤的长度）的
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红林煤矿防治煤与瓦斯突出方案设计说明书 增大而增加，因此，应尽可能打长钻孔。在购买大功率钻机后，尽可能在一条巷道施工的抽采钻孔一次性打穿全工作面。
（4）封孔：封孔的好坏直接影响抽放效果和矿井抽放浓度，因此，必须引起高度重视。根据红林矿井煤层、巷道支护的实际情况，上向孔可采用聚氨酯（马林散等膨胀性材料）；下向孔可采用高浓度水泥浆封孔。封孔深至少8m，封孔管直径为50mm。
（5） 计量与其它
原则上抽放巷内每个钻场、本层预抽孔每组应有计量装置和控制闸门，计量装置为孔板或皮托管、均速管等。
干管和主管必须有计量装置和自动放水装置。 四、预抽效果评价
无论是掘进工作面还是回采工作面，在采取了以上长钻孔预抽瓦斯措施并经过一定抽放后，能否达到消除突出危险的目的，需要进行效果评价。只有当掘进巷道的抽放条带（钻孔控制范围）或回采工作面大面积预抽区域经评价确认有效后，方可进行采掘作业。
1．预抽瓦斯防突的有效性评价指标 （1）有关规定
① 《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026－2006）规定：突出煤层工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤层始突深度的煤层瓦斯压力以下，若没能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯含量或压力，则必须将煤层瓦斯含量降到8m3/t以下，或将煤层瓦斯压力降到0.74MPa（表压）以下。
② 《规程》第一百九十条的规定：预抽瓦斯后，必须对预抽瓦斯防治效果进行检验，其有效性指标根据矿井实测资料确定。无实测资料时，可依据下列指标之一确定：
A 预抽煤层瓦斯后，突出煤层的残存瓦斯含量小于该煤层始突深度的原始瓦斯含量；
B 煤层瓦斯预抽率大于30％。
采用煤层瓦斯预抽率作为有效性指标的突出煤层，在进行采掘作业时，必须采用
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红林煤矿防治煤与瓦斯突出方案设计说明书 工作面预测方法对预抽效果进行经常复验。
（2）红林煤矿预抽有效性评价指标
由于1＃煤层目前尚未揭露，且未进行瓦斯基本参数测定和突出危险性评价，因此，在采取区域预抽措施后，区域预抽评价指标的有效性必须满足《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026－2006）规定。
① 残存瓦斯含量
根据安全生产行业标准《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026—2006）规定：突出煤层工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤层始突深度的煤层瓦斯压力以下，若没能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯含量或压力，则必须将煤层瓦斯含量降到8m3/t以下，或将煤层瓦斯压力降到0.74MPa（表压）以下。所以，红林煤矿经过顺层长钻孔区域预抽瓦斯后，可采用重庆煤科院最新研究成果“DGC 瓦斯含量直接测定装置”直接测定煤层的残存瓦斯含量（但必须满足煤炭行业标准《地勘时期瓦斯含量测定方法》（AQ1046-2007）的有关规定），或根据安全生产行业标准《煤矿井下瓦斯压力直接测定方法》（AQ1047－2007）的有关规定，现场实测残存瓦斯压力，利用朗格缪尔公式计算残存瓦斯含量。将直接测定的或计算得到的残存瓦斯含量与始突深度的煤层瓦斯含量进行比较，当残存瓦斯含量（任一方法测得的残存瓦斯含量）小于始突深度的瓦斯含量，同时必须小于8m3/t时，可以认为抽放有效，达到了消除突出危险的目的，否则无效，应继续抽放或按照突出危险区进行管理。
② 残余瓦斯压力
残余瓦斯压力是一项绝对的指标。对于特定的矿井、煤层和区域，存在一个最小的突出瓦斯压力，当瓦斯压力小于煤层最小的突出瓦斯压力时，一般不会发生突出，大于该值时认为具有突出危险性。所以，红林煤矿经过顺层长钻孔区域预抽瓦斯后，可根据安全生产行业标准《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定法》（AQ1047—2007）的有关规定，现场实测煤层抽采后的残存瓦斯压力；或采用重庆煤科院最新研究成果“DGC 瓦斯含量直接测定装置”直接测定煤层的残存瓦斯含量（但必须满足煤炭行业标准《煤层气测定方法（解吸法）》（MT/T77）的有关规定），利用朗格缪尔公式反算残存瓦斯压力。将残存瓦斯压力（任一方法测得的残存瓦斯压力）与最小突出瓦斯压力进行比较，当残
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红林煤矿防治煤与瓦斯突出方案设计说明书 存瓦斯压力小于最小突出瓦斯压力，同时必须小于0.74MPa时，可以认为抽放有效，达到了消除突出危险的目的，否则无效，应继续抽放或按照突出危险区进行管理。
最小突出瓦斯压力可以通过煤层软分层的坚固性系数计算得到。红林煤矿在未测得始突深度的瓦斯含量和最小突出瓦斯压力之前可按《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026—2006）规定，残存瓦斯含量按8m3/t，残余瓦斯压力按0.74Mpa进行管理。
③ 瓦斯预抽率
根据《规程》相关规定：瓦斯预抽率应大于30％。采用煤层瓦斯预抽率作为有效性指标的突出煤层，在进行采掘作业时，必须采用工作面预测方法对预抽效果进行经常复验。
红林煤矿在满足瓦斯预抽率大于30％的同时，还必须同时满足上面对残存瓦斯含量和残存瓦斯压力的要求。否则，应提高瓦斯预抽率，直至满足要求方可认为抽放有效。
瓦斯预抽率的计算方法可采用下列方法，也可采用安全生产行业标准《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026—2006）中“瓦斯抽采率的测定及计算方法” 进行计算。
瓦斯预抽率计算公式：??Q喷＋Q涌＋Q抽?100
Q储式中：Q喷——打钻中各钻孔喷出的瓦斯总量，m3；
Q涌——打钻中、连接抽放管路前各钻孔涌出的瓦斯总量，m3；
Q抽——抽放的瓦斯总量，m3；
Q储——钻孔控制范围内的煤层瓦斯储量，m3；
Q喷、Q涌可根据施工钻孔和连接抽放管路前巷道风流中的瓦斯涌出增加量估算,也可以忽略不计。
红林煤矿在对预抽效果进行评价时，必须采用残存瓦斯含量和残存瓦斯压力指标，结合瓦斯预抽率、地质构造、软分层厚度及其分布、瓦斯涌出量、抽放量衰减情况等指标进行预抽防突效果评价。
瓦斯预抽率用于评价预抽防突效果是合适的，但是，其临界值采用30％是否符合红林煤矿的实际，有待进一步考察确定。因为，瓦斯预抽率是一个相对的指标，并非绝对指标。受地质条件、地形起伏、围岩瓦斯赋存影响，煤层赋存瓦斯的分布是不均匀的，有些区域比较大，而有些区域相对较小，如果统一按预抽率达到30％来评价煤层瓦斯
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