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煤矿 现代化 2 0 1 5 年第6 期 总第1 2 9 期 瓦斯抽采封孑 L 深度快速测定技术在高河煤矿的应用 李 彬， 张 帅 ，崔永国 ， 任 威 山西高河能源有限公司， 山西 长治 0 4 6 0 0 0 摘要煤层巷道受采动的影响会产生裂隙区域 ， 如果封孔深度 太浅， 钻孔可以通过裂隙与外部 空间 形成回路循环 ， 导致空气经裂隙进入钻孔 内， 降低抽放效率 ， 为合理确定封孔深度 ， 在巷道侧 壁煤层钻 孔施 工完成后 ， 通过 向孔 内注入氮气并采用胶 囊密封的方法 ， 直到气体压力稳定 ， 相 比传统方法可以快 速合理地确定煤层巷道破碎带范围和抽放封孔深度 ， 取得更好的密封效果， 从而提高瓦斯抽放效率。 关键词煤层巷道； 裂隙； 测定 中图分类号 T D 7 1 2 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 9 0 7 9 7 2 0 1 5 0 6 0 0 8 6 0 2 由于煤层 内存在大量 的构造 裂隙发育 ，尤其是 在受采动影响较大 的煤体 内，裂隙也会更 发育 ， 因 此 ， 确定合理的封孔深度对瓦斯抽放来说具有十分 重要的意义。如果封孔深度太浅 ， 封孔长度不能超过 巷道的应力集 中带 ， 在负压作用下 ， 钻孑 L 可以通过裂 隙与外部空间形成 回路循环 ，导致空气经裂 隙进入 钻孑 L 内， 进而使瓦斯抽放浓度降低 ， 钻孑 L 瓦斯抽放时 间缩短， 更甚者抽不到瓦斯。因此 ， 合理地确定巷道 破碎带范围是确定封孔深度 的关键[1。 1 工程地质概况 高河井 田位于长治市以西约 4 k in处 ，行政区划 为长治市郊区 、 长治县 、 长子县所辖。储量煤层 4层 ， 其中 3 号煤层位于山西组下部 ， 距 9 号煤层 5 5 ．7 2 ～ 7 9 ．7 0 m， 平均 5 8 ．0 4 m。煤层平均厚 6 ．7 1 m。属结构简 单煤层。煤层顶板为泥岩 、 砂质泥岩 、 粉砂岩 ， 局部为 砂岩 。 底板为黑色泥岩 、 砂质泥岩 、 深灰色粉砂岩。 煤 层的上覆岩层 ， 从直接顶到老顶为较弱 一坚硬型 ， 再 往上为较 弱 一坚硬型的相间复合结构 。这种软硬相 问的结构虽然能阻止煤层 开采 时顶板裂 隙的发展 ， 但 由于软弱岩石在水 的作用下 ， 易发生软化 ， 从而降 低顶板的稳定性 。 2 测定原理和 方法 2 ． 1 测定原理 煤巷掘进破坏 了原始地层 中的应力平衡状态 ， 使 煤体中的应力重新分布。一般情况下 ， 在采掘空间形 成 的较短时间内， 首先在采掘空问界面附近形成较高 的集中应力 又称 支承压力 。 当集中应力值达到煤体 的强度极 限后 ， 该部份煤体首先发生屈服变形 ， 使集 中应力向煤体深部转移 。经过一定时问后 ， 形成卸压 区 应力松弛区 ， 应力集 中区和原始应力区。在这三 个区中， 煤体所受应力和变形性质各有差异。卸压区 的宽度即为卸压带宽度 ，但对于指导封孔深度来说 ， 卸压区和塑性变形区内的煤体都经过了极限应力的 作用 ， 产生了塑形变形 ， 裂隙发育 ， 封孔深度应大于塑 形变形 区， 深达应力集中区的弹性变形 区， 而且应深 达在抽时间内应力变化最终的弹性变形区， 这样才能 保证在抽 的整个时期钻孔的严密。 卸压区内裂隙发育 最充分 ， 而且该区的煤体应力低于原岩应力 ， 瓦斯得 到充分释放 ， 瓦斯各项参数最小 ， 透气性好 ， 封孔在这 个深度效果较差 ； 塑性变形 区内裂隙发育 ， 但应力高 于原岩应力 ， 具有一定的瓦斯压力 ， 钻孔 瓦斯涌 出初 速最大， 透气性较高， 封孔在这一段封孔效果不好； 在 弹性变形区 ， 由于没有产生较多的裂 隙， 应力高于原 岩应力 ， 裂隙较少 ， 封孔效果较好圆 。 2 ． 2 测定方法 在巷道侧壁煤层钻孔施工完成后 ， 将用 固定连接 管连接 的前后胶囊通过连接管依次送入钻孔 中， 通过 注水管向前后胶囊 中注水 ， 使其膨胀并在两段胶囊 中 间形成一段密闭的空间作 为注气段 ， 之后打开氮气瓶 上的调节减压稳压阀， 调节减压稳压阀至预定的压力 后打注气管的开阀门并开始计时 ， 此时气体进入注气 段并向煤层中渗透， 待流量计 的流量稳定后记录该稳 定流量 ， 将前后胶囊泄压并向钻孔内移动 l m， 重复多 次注水注气 ， 得到从孔 口向孔深不同位置的气体渗透 流量 ，从而有效测定煤层巷道两侧破碎带影响范围， 确定合理的煤层瓦斯抽采钻孔封孑 L 深度I 。 3 测 定步骤 造【 M 】 ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 1 1 2 - 5 ． [ 3 ] 张维国． 矿井提升机主轴瓦烧瓦事故 分析[ J 】 ． 山东冶金 ， 1 9 9 8 ． 2 0 1 2 4 2 6 ． 8 6 作者简 介 张耀 中 1 9 8 7 ． 1 1 一 ， 男， 机 电科技 术主管 ， 研 究方向 煤矿 配电网 自动化 。 收稿 日期 2 0 1 5 1 0 3 0
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