淮北矿区钻孔抽采半径测定研究报告 5 瓦斯抽排半径现场测试及结果分析 第四章介绍了瓦斯抽排半径现场测定方法。本章根据各种测试方法，结合淮北矿区瓦斯抽采情况，选择三个典型突出矿井（芦岭煤矿、祁南煤矿、杨柳煤矿），现场实测各矿井主采突出煤层穿层钻孔瓦斯抽采半径、顺层钻孔瓦斯抽采半径及煤巷掘进工作面浅孔瓦斯排放半径。通过测试结果分析，得出各主采煤层有效瓦斯抽排半径（芦岭煤矿8煤穿层钻孔抽采瓦斯半径、杨柳煤矿10煤穿层钻孔瓦斯抽采半径、祁南煤矿7煤穿层钻孔瓦斯抽采半径、祁南煤矿7煤顺层钻孔瓦斯抽采半径、祁南煤矿7煤掘进工作面钻孔瓦斯排放半径），为矿井抽采钻孔设计提供理论指导。
5.1 芦岭矿穿层钻孔抽采半径测定及结果分析
5.1.1 测试地点概况
芦岭煤矿8煤赋存比较稳定，平均厚度8m~9m，为特厚极松软煤层，倾角6~15度之间，顶底板均为砂质泥岩。715工作面为81采区左翼第三个阶段，其上部与713工作面相邻，该面已形成系统，尚未回采；下部以工业广场保护煤柱为界；右侧以大巷保护煤柱为界；左侧以F3断层保护煤柱为边界。工作面标高-518~-545，工作面走向长752m，倾斜长160m，面积120320m2。考虑到抽采有效半径由抽采时间和抽采负压等因素决定，8、9煤层为突出危险煤层，所以推测钻孔的有效抽采范围较大。根据芦岭煤矿瓦斯抽采现状，将观测钻孔与抽采钻孔的终孔间距设计为2m、4m、6m、8m，实际终孔间距根据钻孔施工情况进行调整。图5-1为芦岭矿II8211底板抽采巷示意图。
图5-1 芦岭煤矿II8211底板抽采巷示意图 32
淮北矿区钻孔抽采半径测定研究报告 5.1.2钻孔施工参数及钻孔间距的确定
在II8211抽采巷9#钻场巷帮岩壁依次施工2~5号钻孔，待所有钻孔瓦斯压力稳定后施工抽采钻孔，5个钻孔施工参数见表5-1，钻孔开钻位置设计断面见图5-2。
表5-1 钻孔施工参数表 钻孔施工参数 钻孔编号 倾角/° 1# 2# 3# 4# 5# +28 +18 +20 +30 +32 与巷中夹角/° 0 左10 右8 右6 左10 长度/m 36 38 39 33 33 28 30 31 26 25 封孔深度/m 5#2#0.5m0.5m4#3#1.5m巷中1#1.5m2.5m2m2.5m底板面4m图5-2 穿层钻孔开钻位置设计断面示意图 由于施工穿层钻孔要保证钻孔在煤层待考察平剖面上呈圆周状，且符合设计要求，钻孔终孔间距在实际操作中较难确定，考虑到8煤层平均厚度8~9m，煤层较厚，钻孔实际施工结果与理论设计存在一定的差异。因此，通过现场钻孔施工参数经反算验证钻孔终孔间距是否符合考查要求，并得出各考察钻孔至抽采孔的真实间距。表5-2为Ⅱ8211-9#钻场瓦斯抽采半径考察钻孔的详细施工参数。经验证，在见煤点、终孔点及穿煤中点考察钻孔与抽采钻孔的距离，能够满足考查要求；考虑较大安全系数，以见煤点处考察钻孔与抽采钻孔的距离作为此次考察的终孔间距。
1.5m33
2m3m淮北矿区钻孔抽采半径测定研究报告
表5-2 Ⅱ8211-9#钻场瓦斯抽采半径考察钻孔施工参数 孔号 1# 2# 3# 4# 5# 方位角/° 0 左10 右8 右6 左10 倾角/° 28 18 20 30 32 岩石 13.5 16 16.5 12 12.5 煤 4 4 4.5 3.5 3.5 岩石 3.5 4 3 3.5 3.5 煤 13 13 13.5 11 11 顶板 2 1 1.5 3 2.5 累深 36 38 39 33 33 在II8211抽采巷9#钻场利用压降法对钻孔进行抽采影响半径测试，以见煤点处观测钻孔与抽采钻孔距离作为此次抽采半径考察的间距，钻孔在见煤点处终孔间距及位置关系见图5-3，见煤点、终孔点及穿煤中点处考察钻孔与抽采钻孔的实际间距见表5-3。
图5-3 穿层钻孔抽采半径考察8煤见煤点终孔间距及位置关系示意图
表5-3 1#钻孔距各钻孔（见煤点/终孔点/中点）距离 孔号 4# 5# 3# 2# 见煤点/m 3.27 4.35 5.92 6.97 终孔点/m 5.39 6.92 8.16 9.73 中点/m 4.3 5.6 7.01 8.33
5.1.3 有效抽采半径确定依据
《煤矿安全规程》在第一百九十条中指出：在对煤层瓦斯实施预抽后，必须对预抽瓦斯防治突出效果进行检验，其检验的指标之一是煤层瓦斯预抽率大于30%，即抽采后的瓦斯含量小于抽采前的30%以上。在允许存在工业应用误差的条件下，煤层瓦
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淮北矿区钻孔抽采半径测定研究报告 斯压力和瓦斯含量计算可以用抛物线关系表示。预抽率、残余瓦斯压力与残余瓦斯含量的关系如式5-1，即:
??1??PcPWc?1??1?c (5-1) W?PP式中：?表示瓦斯预抽率，单位%；Pc表示残余瓦斯压力，单位MPa；P表示原始瓦斯压力，单位MPa；Wc表示残余瓦斯含量，单位m3/t；W表示原始瓦斯含量，单位m3/t；?表示煤层瓦斯含量系数，单位m3/?t?Mpa1/2?。
如按相对瓦斯压力指标测试抽采半径，具体考察标准为：由于瓦斯在钻孔负压下有规律地排放，故瓦斯涌出量相应为含量的减小量，当排放?10%就表示测压孔位于钻孔的抽采影响区域内。瓦斯含量与瓦斯压力抽采前后下降比例符合抛物线关系，如果煤层预抽率为30%，即残余瓦斯含量为原始瓦斯含量的70%，预抽率增加10%，则瓦斯压力相应的降低19%。通过计算知此时残余瓦斯压力为原始瓦斯压力值的49%，瓦斯压力下降量为51%。
《防治煤与瓦斯突出规定》要求残余瓦斯压力小于0.74MPa或残余瓦斯含量小于8m3/t为无突出危险区，因煤层瓦斯含量测定操作复杂，测定结果易受影响且不能快速、直接获取，所以现场测定时，取残余瓦斯压力小于0.74MPa作为消突指标，因本次淮北矿区瓦斯抽采半径测定主要针对突出煤层的穿层预抽钻孔，因此瓦斯有效抽采半径的确定依据主要以残余瓦斯压力为主。
5.1.4 测试结果及分析
II8211抽采巷9#钻场布置4个压力考察钻孔，自4月9日四个钻孔压力全部稳定后，施工预抽钻孔并连接抽采管网实施连续抽采，2011年3月26日至2012年3月31日对四个压力考察孔进行了为期12个月的瓦斯压力数据观测，瓦斯压力观测数据见表5-4。
表5-4 瓦斯压力测定记录表
矿井：芦岭矿 地点：II8211抽采巷9#钻场 煤层名称：8煤 煤层倾角：18° 钻孔编号 3#(5.92m) 4#(3.27m) 5#(4.35m) 2#（6.97m） 3.26 3.27 3.28 3.29 0.26 0.68 0.36 0.82 1.24 35
时间 0.42 1.05 1.69 1.96 0.34 0.68 1.15 淮北矿区钻孔抽采半径测定研究报告 3.30 3.31 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9（负压抽采） 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 4.25 4.26 4.27 4.29 5.2 5.4 5.7 5.10 5.14 5.18 5.22 5.24 5.28 6.2 0.85 0.98 1.05 1.15 1.18 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.20 1.12 1.52 1.86 2.15 2.26 2.32 2.38 2.45 2.48 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.49 2.45 2.35 2.38 2.36 2.35 2.33 2.32 2.32 2.21 2.28 2.26 2.25 2.24 2.35 2.20 2.21 2.18 2.18 2.16 2.10 2.05 2.10 2.00 1.96 1.93 36
2.03 2.08 2.12 2.14 2.14 2.15 2.15 2.15 2.15 2.15 2.15 2.15 2.15 2.13 2.12 2.08 2.05 2.03 1.95 1.97 1.89 1.92 1.96 1.88 1.82 1.78 1.76 1.80 1.79 1.76 1.74 1.70 1.68 1.65 1.64 1.62 1.60 1.60 1.60 1.58 1.36 1.43 1.52 1.59 1.65 1.68 1.69 1.69 1.70 1.70 1.70 1.70 1.70 1.70 1.70 1.70 1.68 1.65 1.63 1.60 1.60 1.53 1.52 1.52 1.56 1.53 1.52 1.51 1.51 1.50 1.50 1.55 1.52 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.45