收稿日期:2012－03－28
基金项目:国家科技重大专项(2011ZX05064)作者简介:李
朝(1980—)，男，江苏铜山人，工程师，
2006年毕业于河南理工大学，现从事瓦斯现场研究管理工作。
高应力远距离下保护层开采瓦斯治理效果分析
李
朝1，董
武
1，2
(1．淮南矿业(集团)有限公司，安徽淮南232001;2．安徽理工大学，安徽淮南232001)
摘要:为实现高应力、突出煤层安全开采，采取远距离下保护层开采技术，利用底板巷抽层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯。考察表明，在远距离下保护层开采期间，采动影响能够有效卸压，提高被保护层的透气性、增大相对变形量和降低瓦斯压力。被保护层掘进过程中未出现瓦斯超标现象，实现了安全快速掘进，充分说明远距离下保护层开采措施，在解决瓦斯问题的同时，消除了地应力问题。关键词:高应力;远距离下保护层;瓦斯治理中图分类号:TD713．31
文献标志码:B
文章编号:1003－0506(2012)07－0116－02
丁集煤矿发生过3次以地应力为主的煤与瓦斯
突出(压出)事故［1］
，其中，“2009·4·19”事故系由冲
击地压引起的压出事故，瓦斯涌出量仅80m 3
。结合矿井实际条件，采取开采远距离下保护层措施，即
开采11-2煤层、保护上部13-1煤层，一方面解决工
作面瓦斯问题，同时解决地应力问题。
1工作面概况
1321⑴工作面走向长1160m ，面长205m ，平
均煤厚2．2m ，倾角3ʎ，对应被保护层1311⑶工作面，层间距70m 。1321⑴工作面开采采取1311⑶底抽巷抽采卸压瓦斯。
1311⑶胶带运输巷底抽巷标高－780m ，巷道底板距上部被保护的13-1煤层顶板法距28m ，巷道顶板距12煤底板法距20.0 21.5m 。利用1311⑶底抽巷施工抽采钻孔，保护1311⑶胶带运输巷宽度为60m ，卸压长度100m ，采用直径不小于108mm 的钻头施工钻孔，用水泥砂浆封孔10m ，共计35组，
每10m 一组，每组8个钻孔，钻孔孔深以穿透13-1煤层顶板不小于0.5m 为准(图1)。
2被保护层效果考察措施
针对远距离下保护层1321⑴工作面进行回采
时的实际情况，在1311⑶胶带运输巷底抽巷和1321
⑴工作面回风巷设计5个考察孔，在正迎头布置
1#、2#、3#共3个考察钻孔。在1321⑴回风巷补4#、5#钻孔，考察孔布置如图2所示
。
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611·2012年第7期中州煤炭总第199期
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被保护层开采卸压效果
3.1
考察孔瓦斯流量
采用孔板流量计直接测定钻孔瓦斯流量，
13-1煤层卸压前，基本测不出钻孔流量，卸压后的钻孔流量测定变化如图3所示
。
图32#、3#考察钻孔流量变化
1311⑶底抽巷掘进面50m 的35个抽采钻孔处于完全卸压区，
50 100m 的40个抽采钻孔处于采动影响区(部分卸压)，采动及卸压时间约1个月(7
月26日—8月26日)，底抽巷的总抽采量明显增
大，平均抽采纯量由758m 3/d 增大到2215m 3
/日，增长192%。采动及卸压钻孔的单孔平均流量为29.53m 3/d ，与考察钻孔的平均卸压流量(28.74m 3/d )相当。而后1311⑶底抽巷的总抽采量下降到693m 3/d (8月27日)，与卸压前相当。3.2
13-1煤层考察孔透气性系数和相对变形量
由于受采动影响，1311⑶底抽巷破坏严重，无法
直接观测13-1煤层的相对变形量，改用渗透率计算
13-1煤层受11-2煤层采动影响的相对变形量。根
据柯兹尼公式计算渗透率:k =D 2p n 3/150(1－n 2
)。
其中，
D p 为调和直径;n 为孔隙率。测定钻孔的瓦斯压力和流量，计算出煤层渗透
率，便可计算出孔隙率［2］
。由于受采动影响，被保
护13-1煤层的变形主要是垂直方向，水平变形可忽
略不计，即孔隙率仅在垂直方向膨胀，等于相对变形
量［3-5］，即:ε=Δn 。13-1煤层卸压后，钻孔瓦斯流量
增大到63.8m 3
/d 、煤层透气性系数增大到47.6
m 2/(MPa 2·d )、煤层顶底板相对变形量增大到0.561%，13-1煤层卸压后2#，3#孔流量、透气性系数和相对变形量变化如图4、图5所示。
1321(1)工作面回采推进过程中，采动影响范围的瓦斯压力下降到0.5MPa (未开阀门测流量)，
钻孔流量明显增大到1m 3
/d ，煤层渗透率增大到0.266m 2/(MPa 2·d )，煤层膨胀的相对变形量达到
0.1%(2#钻孔);在有效卸压范围内，钻孔流量最大
达到63.8m 3
/d ，煤层透气性系数增大到47.6m 2/(MPa 2·d )，煤层膨胀的相对变形量达0.561%;
受采场周期来压影响，钻孔流量有一个小幅回落，而
后继续增长
。
在下保护层11-2煤层开采期间，采动影响能
够有效卸压，提高被保护13-1煤层透气性，增大13-1煤层的相对变形量，降低瓦斯压力，穿层钻孔排放
或抽采卸压瓦斯的有效时间约1个月。3.3
1311⑶底抽巷抽采瓦斯情况
1311⑶底抽巷穿层钻孔总抽采纯瓦斯量93398
m 3，其中，卸压前抽采纯量21826m 3
(6月4日—7
月25日)，卸压后抽采纯量71572m 3
(7月26日—
8月27日)。抽采钻孔设计保护1311⑶胶带运输巷
宽度为60m ，卸压长度100m ，
13-1煤层原始瓦斯含量5m 3
/t (含邻近煤层及围岩瓦斯)，
1311⑶胶带运输巷保护宽度内的瓦斯抽采率为71.09%。
(下转第126页)
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711·2012年第7期李朝，等:高应力远距离下保护层开采瓦斯治理效果分析总第199期
