综放工作面初采期抛物线型高位钻孔瓦斯抽采研究

作     者：刘清宝 陈龙 龚选平 尉瑞 成小雨 丁建勋 LIU Qingbao;CHEN Long;GONG Xuanping;YU Rui;CHENG Xiaoyu;DING Jianxun

作者机构：中煤西安设计工程有限责任公司陕西西安710054 中煤能源研究院有限责任公司陕西西安710054 中煤华晋集团有限公司王家岭分公司山西河津043300 

出 版 物：《工矿自动化》 (Journal Of Mine Automation)

年 卷 期：2021年第47卷第7期

页      码：106-114页

摘      要：针对采用常规高位定向长钻孔在工作面初次来压期间瓦斯抽采效果不佳的问题,以中煤华晋集团有限公司王家岭矿12309综放工作面为工程背景,通过物理相似模拟和数值计算分析了初采期综放工作面煤层顶板覆岩结构和裂隙发育规律:初采期的煤层顶板裂隙发育高度低、数量少,随着工作面的推进,顶板裂隙逐步发育,裂隙发育的高度和范围随着推进距离的增加而增大,裂隙最大发育高度约为28 m,工作面来压步距约为50 m;初采期工作面瓦斯浓度和涌出量较大,沿工作面倾向,瓦斯浓度从20~150架支架逐渐增大,沿工作面走向,由煤壁300 mm至后刮板输送机瓦斯浓度逐渐增大,采空区瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的50%以上,瓦斯涌出量整体上呈上升趋势,且有明显的阶段性特征。根据现场实际情况和初采期综放工作面瓦斯涌出特征、覆岩结构及裂隙演化规律,对初采期的常规高位定向钻孔的轨迹进行了优化设计,提出了初采期抛物线型高位定向钻孔瓦斯抽采方法。将钻孔的终孔位置设计在煤层里,与采空区直接导通,用于工作面初采期采空区低位瓦斯抽采,解决了初采期常规高位水平长钻孔层位较高的问题。现场应用结果表明:相比于常规高位定向钻孔,采用抛物线型高位定向钻孔可在工作面采空区基本顶初次来压前有效抽采采空区低位瓦斯,瓦斯抽采纯量平均提高了约37%,上隅角和回风流最大瓦斯体积分数均小于0.80%,达到了瓦斯抽采的预期效果。

主 题 词：高强综放工作面 初采期 低位瓦斯抽采 瓦斯抽采轨迹 裂隙演化 高位定向钻孔 抛物线型高位定向钻孔 

学科分类：0819[工学-海洋工程类] 081903[081903] 08[工学] 

D　O　I：10.13272/j.issn.1671-251x.17699

馆 藏 号：203104517...