27131工作面高位抽放鉆孔抽采情況分析

1、27131工作面第一組高位鉆孔抽采情況分析一、27131回采工作面（上段）概況1、工作面概況27131回采工作面（上段）平均走向長度103m，平均傾斜長度372m，面積38316m2；2713回采區(qū)段（上段）煤厚4.58m,平均煤厚6.31m,可采儲量35.54萬t。地面標(biāo)高+93m+97m,工作面標(biāo)高-173m-71m，埋深164m270m。2、四鄰開采情況27131回采工作面（上段）北部和東部為井田邊界、邊界保護(hù)煤柱及九里山礦工作面采空區(qū)，西部為2701、2711工作面采空區(qū)，南部為2711工作面采空區(qū)、27131工作面（下段）和F253斷層。3、所采煤層情況2713回采區(qū)段（上段）煤層厚

2、度在4.5m8m之間，平均煤厚為6.31m，煤層傾角11°13°，平均12°。二煤層結(jié)構(gòu)簡單，煤層以塊炭為主，局部含有夾矸，上部有0.5m1.0m軟分層,，二煤的主要特征是低灰分、特低硫、高發(fā)熱量及高熔灰分的無煙煤。4、頂?shù)装鍘r性27131回采工作面（上段）所采煤層的頂、底板情況具體如表1所示：表1煤層頂?shù)装迩闆r表煤層頂?shù)装迩闆r頂?shù)装迕Q巖石名稱厚度（m）f巖性特征老頂砂巖11.6868灰色，中細(xì)粒，以石英長石為主。直接頂泥巖2.1835灰黑色，富含云母和植物化石。偽頂炭質(zhì)泥巖局部發(fā)育。直接底泥巖11.6635深黑色，富含植物化石。老底石灰?guī)r（Lj0.478深灰色

3、，致密，富含莛科化石。5、地質(zhì)構(gòu)造情況27131回采工作面（上段）南部有F斷層，東部有F斷層。253204-1F斷層在27131回采工作面回風(fēng)巷和中間巷揭露，走向243°，傾向253333°，傾角60°,落差0.5m，對工作面回采無影響。F斷層由九里山礦延伸204-1過來，走向243°，傾向333°，傾角65°，落差030m,可能在27131回采工作面（下段）尖滅，對工作面回采無影響。27131回采工作面（上段）緊鄰邊界保護(hù)煤柱，由于27111工作面及九里山礦1404、1406、1408、1410、1412工作面已回采，27131回采

4、工作面（上段）及邊界保護(hù)煤柱因采空區(qū)影響，承受礦壓大，應(yīng)力集中，煤層破碎。工作面內(nèi)無火成巖侵入及陷落柱、沖擊地壓等。27131回采工作面（上段）主要充水水源為頂板砂巖水和底板L灰?guī)r水。頂8板砂巖在該區(qū)富水性較差，工作面回采過程中局部滴淋水。工作面周邊200m，垂直50m范圍內(nèi)無老巷、老窯、采空區(qū)積水；沖積層水對工作面回采無影響。二、施工背景頂層回采工作面回風(fēng)流和上隅角瓦斯?jié)舛仁冀K是制約煤礦安全生產(chǎn)的一大隱患，尤其是工作面上隅角瓦斯，經(jīng)常處于臨界超限值范圍內(nèi)。根據(jù)我礦工作面實(shí)際生產(chǎn)情況分析，工作面瓦斯涌出主要有兩大來源：本煤層瓦斯涌出（包括機(jī)采落煤與機(jī)采后循環(huán)暴露煤壁）和采空區(qū)瓦斯涌出（包括丟煤

5、、圍巖和下分層煤層瓦斯涌出）。而造成工作面上隅角瓦斯?jié)舛犬惓５脑蛑饕牵好簩踊夭珊箜敯蹇迓?，本煤層卸壓產(chǎn)生的卸壓瓦斯和下分層煤層及圍巖釋放的瓦斯涌入工作面采空區(qū)，隨工作面風(fēng)流帶至工作面上隅角，從而造成了工作面上隅角瓦斯?jié)舛鹊纳?。傳統(tǒng)的礦山壓力理論認(rèn)為，煤層隨工作面回采期間，由于受到采動壓力的影響，在采空區(qū)沿垂直方向由下而上分為冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶三個(gè)帶，沿工作面推進(jìn)方向（走向）及傾斜方向分為煤壁支撐影響區(qū)、離層區(qū)、重新壓實(shí)區(qū)三個(gè)區(qū)，同時(shí)在工作面前方則會形成壓力降低區(qū)、壓力增高區(qū)和壓力穩(wěn)定區(qū)三個(gè)區(qū)。工作面回采會導(dǎo)致上覆巖層卸壓，并在采空區(qū)上方形成“O”形圈裂隙，由于風(fēng)流的作用，形成的瓦

6、斯會隨風(fēng)流動和運(yùn)移。采空區(qū)卸壓釋放的瓦斯一部分隨著采空區(qū)漏風(fēng)到工作面回風(fēng)流帶走，還有相當(dāng)一部分瓦斯在浮升力的作用下沿裂隙帶向高部運(yùn)移，在靠近回風(fēng)巷側(cè)頂部一定的高度范圍內(nèi)，能夠長期貯存。根據(jù)瓦斯涌出來源及采空區(qū)瓦斯運(yùn)移規(guī)律，通過在工作面上部回風(fēng)巷側(cè)的頂板巖層裂隙帶施工高位抽采鉆孔（高位抽采鉆孔瓦斯抽采又稱頂板裂隙帶抽采）,以工作面回采采動壓力形成的頂板裂隙作為通道來對工作面煤壁及采空區(qū)涌出的瓦斯進(jìn)行抽采，從而達(dá)到降低工作面采空區(qū)瓦斯?jié)舛?，避免工作面上隅角瓦斯超限的目的。根?jù)關(guān)于下發(fā)2013年第二季度重點(diǎn)采掘工作面防突措施的通知演馬莊礦27131工作面回采期間必須實(shí)施高位、淺孔卸壓、上隅角、順層邊

7、采邊抽等綜合抽采措施，提高抽采效果，防止瓦斯超限三、鉆孔位置及參數(shù)：2713區(qū)段煤層原始瓦斯含量13.27m3/t,27131工作面（上段）高位鉆孔位于27131工作面上部20m范圍內(nèi)的煤層頂板砂巖中，抽采27131采空區(qū)及上隅角的瓦斯。1#終孔點(diǎn)距煤層頂板高度17m、2#、3#、4#終孔點(diǎn)距煤層頂板高度20m。第一組鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)：表2孔號通尺（m）距頂板（m）距中線（m）中線左偏（°）孔深（m）套官參數(shù)（m）1100006.4228720210000.511.6248920310001.016.62491.520410001.521.423.59420第一組高位鉆孔抽采27131回

8、風(fēng)巷通尺20m至80m范圍的上隅角及采空區(qū)瓦斯。第一組高位孔施工開始時(shí)間2013年6月17日，與2013年7月2日施工結(jié)束。封孔日期2013年7月2日。表3施工參數(shù)表孔號通尺（m）中線左偏（°）孔深（m）鉆進(jìn)記錄（m）套管參數(shù)（m）套管直徑（mm）11006.422870-25m泥巖25-87砂巖2073210011.62489.50-20m泥巖20-89.5m砂巖2073310016.62491.50-15m泥巖15-91.5m砂巖2073410021.423.5940-42m泥巖42-94m砂巖2073說明：鉆孔施工至砂巖段巖性較硬。工作面回采到40m處第一組高位鉆孔全部施工完畢

9、，然后封孔，7月4日進(jìn)行了一次參數(shù)測定，以后每隔一定時(shí)間進(jìn)行一次參數(shù)測定，連抽后測定的各參數(shù)詳見下表：表4：27131（上段）工作面1#高位抽采孔實(shí)測參數(shù)表日期負(fù)壓(kpa)濃度（%）Q混流量(m3/min)Q純流量(m3/min)周抽出量（m3）累計(jì)抽出量（m）回風(fēng)巷通尺（m）鉆孔距切眼處煤層頂板高度（m）7月2日封孔4012.687月4日2.13.71.1460.0424183.17183.1745.411.547月9日4.20.80.3750.00334.56217.7348.610.877月16日4.82.10.3920.008382.97300.7657.417月23日3.10.90

10、.3690.0033233.47334.1779.44.37表5：27131（上段）工作面2#高位抽采孔實(shí)測參數(shù)表日期負(fù)壓(kpa)濃度（%）Q混流量(m3/min)Q純流量(m3/min)周抽出量（m）累計(jì)抽出量（m3）回風(fēng)巷通尺（m）鉆孔距切眼處煤層頂板（m）7月2日4014.827月4日2.932.50.9270.30121301.51301.545.413.497月9日23.6311.4620.45325221.096522.5948.612.77月16日2.57.61.3170.10011008.927531.5165&67月23日3.16.41.3470.0862868.9

11、78400.4879.45.1表6：27131(上段)工作面3#高位抽采孔實(shí)測參數(shù)表日期負(fù)壓(kpa)濃度(%)Q混流量(m3/min)Q純流量(m3/min)周抽出量(m)累計(jì)抽出量(m3)回風(fēng)巷通尺(m)鉆孔距切眼處煤層頂板(m)7月2日40207月4日2.34.41.2310.0541233.98233.9845.414.87月9日3.51.31.3470.0175201.72435.748.613.47月16日3.13.61.1320.0407410.78846.486512.617月23日3.13.71.3660.0505509.461355.9479.4&6表7：27131

12、(上段)工作面4#高位抽采孔實(shí)測參數(shù)表日期負(fù)壓(kpa)濃度(%)Q混流量(m3/min)Q純流量(m3/min)周抽出量(m)累計(jì)抽出量(m3)回風(fēng)巷通尺(m)鉆孔距切眼處煤層頂板(m)7月2日4014.87月4日2.41.41.0060.014160.8460.8445.413.47月9日3.62.50.5910.0147170.2231.0448.612.67月16日3.82.40.6010.0144145.39377.4365&67月23日3.11.80.7030.0126127.55504.9879.45.1四、第一組鉆孔抽采數(shù)據(jù)分析：為便于對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效和系統(tǒng)的分析，分別繪

13、制濃度-日期和純瓦斯量-日期曲線圖，曲線圖如圖1和圖2。圖1圖2從觀測到的四個(gè)抽采鉆孔的曲線圖和參數(shù)表可以看出，工作面回采到40m開始連抽，當(dāng)工作面推進(jìn)到45.4m時(shí)2號孔濃度較高達(dá)32.5%,除了4號孔其它孔達(dá)3.7%以上。由于是分源抽采，負(fù)壓低，除了2號孔（連接到主管路一段時(shí)間），純流量普遍較低。7月14日上隅角瓦斯?jié)舛冗_(dá)到峰值，但是到16日抽采瓦斯?jié)舛认陆递^快，分析原因是與頂板高度有關(guān)抽采效果與鉆孔距切眼及煤層頂板距離的關(guān)系分析隨著工作面的回采，切眼處煤層頂板距鉆孔距離越來越近。為了研究鉆孔布置在煤層頂板多高范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛惹闆r變化，分別繪制了1#、2#、3#和4#鉆孔相對煤層頂板距離和鉆

14、孔瓦斯?jié)舛汝P(guān)系曲線圖，曲線圖如下：鉆孔濃度與與煤層頂板距離（m）關(guān)系曲線1號孔2號孔3號孔4號孔有圖可以看出，鉆孔距煤層頂板小于8m時(shí)瓦斯?jié)舛日w減小。根據(jù)演馬礦底板突水防控效果微地震監(jiān)測研究報(bào)告提供數(shù)據(jù)，27111工作面冒落帶厚度8.68m?？紤]到27131工作面鄰近27111工作面,27131工作面冒落帶厚度為8.68m左右。27111工作面正常采動影響下頂板破裂高度在35m以內(nèi)，頂板裂隙帶高度在煤層上15-35m位置，最大破裂高度為48.05m。由以上分析可以得出以下結(jié)論：在工作面正?；夭善陂g，處于工作面垂直方向上的“頂板裂隙帶”范圍內(nèi)的鉆孔段，能更好的對采空區(qū)和煤壁的瓦斯進(jìn)行抽采，此種

15、情況下鉆孔抽采效果較好。五、結(jié)論和建議由于受到冒落帶的影響，只有將鉆孔布置在頂板裂隙帶范圍內(nèi)，才能使鉆孔具有較長抽采時(shí)間、較大抽采范圍和較高抽采量；考慮到升浮力對瓦斯的作用，鉆孔布置在工作面上部靠近回風(fēng)巷側(cè)（30米范圍內(nèi)）最為有利；建議：1、鉆孔應(yīng)該提前施工，在工作面回采到鉆孔控制范圍之前結(jié)束。第一組高位孔施工開始時(shí)間2013年6月17日，與2013年7月2日施工結(jié)束。中間有較長時(shí)間停工，導(dǎo)致工作面已經(jīng)回采40m后才封孔連抽，使鉆孔控制范圍由設(shè)計(jì)的60減小到實(shí)際的40m。2、提高鉆孔負(fù)壓，將鉆孔連接到主管路上使負(fù)壓達(dá)到15kpa保持較大流量。3、加大對高位抽采鉆孔的管理和監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理

16、。附表：27131(上段)工作面5#高位抽采孔實(shí)測參數(shù)表日期負(fù)壓(kpa)濃度(%)Q混流量(m3/min)Q純流量(m3/min)周抽出量(m)累計(jì)抽出量(m)回風(fēng)巷通尺(m)鉆孔距切眼處煤層頂板高度(m)7月23日封孔7月28日4.90.81.0250.008270.8470.848月4日4.236.20.7610.27542776.852847.698月6日2.937.21.3060.48581399.194246.888月11日3.528.31.0570.299132153.746400.628月18日4.221.81.0260.22362254.578655.198月25日3.617

17、.81.1370.20232040.0510695.249月1日2.11.41.0740.01503151.5610846.809月7日甩孔27131(上段)工作面6#高位抽采孔實(shí)測參數(shù)表日期負(fù)壓(kpa)濃度(%)Q混流量(m3/min)Q純流量(m3/min)周抽出量(m)累計(jì)抽出量(m)回風(fēng)巷通尺(m)鉆孔距切眼處煤層頂板高度(m)7月23日封孔7月28日4.615.51.8070.28002419.932419.938月4日4.35.60.6140.0343346.592766.528月6日2.46.61.3270.0875252.233018.758月11日2.85.61.2130.

18、0679489.083507.838月18日3.57.21.1720.0843850.594358.428月25日3.06.31.2140.0764770.935129.359月1日2.20.81.1610.009293.625222.979月7日甩孔27131(上段)工作面7#高位抽采孔實(shí)測參數(shù)表日期負(fù)壓(kpa)濃度(%)Q混流量(m3/min)Q純流量(m3/min)周抽出量(m)累計(jì)抽出量(m)回風(fēng)巷通尺(m)鉆孔距切眼處煤層頂板高度(m)7月23日封孔7月28日3.77.51.7350.13011124.281124.288月4日4.04.81.0960.0526530.281654

19、.568月6日2.25.91.2480.0736212.061866.628月11日3.17.31.3040.0951685.3825528月18日4.01.81.2430.0223225.522777.528月25日3.52.31.3160.0302305.103082.629月1日2.10.51.0240.005151.603134.229月7日甩孔27131(上段)工作面9#高位抽采孔實(shí)測參數(shù)表日期負(fù)壓(kpa)濃度(%)Q混流量(m3/min)Q純流量(m3/min)周抽出量(m)累計(jì)抽出量(m)回風(fēng)巷通尺(m)鉆孔距切眼處煤層頂板高度(m)7月18日封孔8月4日&5&

20、80.4390.0386355.6355.638月6日6.1&00.5090.0407117.27172.908月11日7.67.80.6130.0478344.26517.168月18日6.76.50.4950.0321324.32841.488月25日7.37.50.5360.0402405.211246.699月1日3.33.61.3720.0493497.871744.569月8日5.02.61.6770.0436439.502184.069月15日3.61.91.4080.0267269.662453.729月22日4.21.61.4360.0229231.592685.31

21、9月29日7.32.51.3750.0343346.53031.8110月6日1.72.01.0330.0206208.253240.0610月13日1.22.21.0120.0222224.423464.4810月20日甩孔27131(上段)工作面10#高位抽采孔實(shí)測參數(shù)表日期負(fù)壓(kpa)濃度(%)Q混流量(m3/min)Q純流量(m3/min)周抽出量(m)累計(jì)抽出量(m)回風(fēng)巷通尺(m)鉆孔距切眼處煤層頂板高度(m)7月18日封孔8月4日8月6日8月11日8月18日8月25日9月1日9月8日9月15日9月22日9月29日6.10.91.2140.010915.7315.7310月6日1

22、0月13日10月20日甩孔27131(上段)工作面11#高位抽采孔實(shí)測參數(shù)表日期負(fù)壓(kpa)濃度(%)Q混流量(m3/min)Q純流量(m3/min)周抽出量(m)累計(jì)抽出量(m)回風(fēng)巷通尺(m)鉆孔距切眼處煤層頂板高度(m)7月18日封孔8月4日9.14.90.9730.047668.6568.658月6日3.42.20.5870.012937.19105.848月11日3.91.90.8240.0156112.72218.568月18日3.86.60.6350.0419422.45641.018月25日6.55.21.0760.0559563.9912059月1日3.22.91.4100

23、.0408412.171617.179月8日3.52.11.3480.0283285.341902.519月15日3.82.61.0660.0277279.372181.889月22日4.42.81.1240.0314317.232499.119月29日6.33.21.1090.0354357.712856.8210月6日1.50.61.0470.006263.322920.1410月13日1.00.41.1120.004444.832964.9710月20日甩孔27131(上段)工作面12#高位抽采孔實(shí)測參數(shù)表日期負(fù)壓(kpa)濃度(%)Q混流量(m3/min)Q純流量(m3/min)周抽出量(m)累計(jì)抽出量(m)回風(fēng)巷通尺(m)鉆孔距切眼處煤層頂板高度(m)7月18日封孔7.1931.75.80.3230.018753.8253.827.2337.215.