底板岩巷穿层钻孔一孔多用瓦斯抽采时效性研究.pdf

第 卷第 期煤 炭 科 学 技 术 年 月 移动扫码阅读 王兆丰，席 杰，陈金生，等一孔多用的底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽采时效性研究煤炭科学技术，， （） ， ， ， ，，（） 一孔多用的底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽采时效性研究 王兆丰， ， ，席 杰，陈金生， ，李学臣，李艳飞，马雄伟 （河南理工大学 安全科学与工程学院，河南 焦作 ； 煤矿灾害预防与抢险救灾教育部工程研究中心，河南 焦作 ； 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心，河南 焦作 ； 焦作煤业（集团）有限责任公司，河南 焦作 ； 河南能源集团焦煤公司古汉山矿，河南 焦作 ） 摘 要为了提高穿层钻孔的利用率，基于煤岩动力学行为下的采动裂隙场和应力场演化规律，提出 全生命周期的底板岩巷穿层钻孔一孔多用瓦斯抽采技术，即按先后顺序实现采前预抽、边采边抽以及 采空区瓦斯抽采功能。 以古汉山矿 综采工作面为例，进行现场试验。 结果表明一孔多用试验 钻孔的抽采效果具有明显的时变特性，为定性定量分析试验钻孔的抽采时效性规律，根据抽采纯量变 化将抽采全生命周期划分为初始预抽增流期、高效预抽期、预抽快速衰减期、高效卸压增流期、低流枯 竭期、采后纯量回升期和采后衰减低流期 个阶段；高效预抽期是全生命抽采周期中最关键的阶段， 其次为高效卸压增流阶段，平均瓦斯抽采纯量可达到在预抽高效期钻孔平均瓦斯抽采纯量的 ； 确定前方距离工作面 至后方距离工作面 范围内为穿层钻孔受采动卸压影响区，工作面超 前 ，抽采浓度和纯量最大；在边采边抽阶段，距离采面前方 的试验钻孔平均抽采纯 量比卸压前提高 倍；古汉山矿底板岩巷穿层钻孔采前预抽合理抽采天数为 ，边采边抽有效抽 采期为 ，采空区瓦斯抽采有效抽采期为 。 通过一孔多用的底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽采实现 了预抽达标和降低工作面瓦斯涌出的目标，具有良好的推广应用价值。 关键词穿层钻孔；一孔多用；采前预抽；边采边抽；采后抽采；全生命周期 中图分类号 文献标志码 文章编号（） ，，， ， ，， ， ， （ ， ， ，； ， ，； ， ， ，； （） ， ， ，； ， ， ， ，） 收稿日期；责任编辑郭 鑫 基金项目国家自然科学基金资助项目（），（）；河南省高等学校重点科研资助项目（）；河南省瓦斯地质与瓦斯治理 重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地开放基金资助项目（） 作者简介王兆丰（），男，湖南湘潭人，博士生导师，研究员，教授。 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 王兆丰等一孔多用的底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽采时效性研究 年第 期 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ； ； ； ； ； 引 言 我国 以上的煤矿采用地下开采，其中将近 的地下开采煤矿属于高瓦斯和煤与瓦斯突出矿 井，瓦斯灾害是制约我国煤矿安全形势根本好转的 瓶颈。 据统计资料， 年，全国共发生各 类瓦斯灾害事故 起，死亡 人。 目前， 最安全、最高效的煤与瓦斯突出防治方法是保护层 开采和瓦斯抽采。 底板岩巷穿层钻孔抽采措施 因具有安全性高、钻孔结构稳定性好、抽采期长、钻 孔布置均匀、抽采效果可靠等优点，被广泛用于不具 备保护层开采条件，特别是单一低透气性厚煤层的 瓦斯突出区域治理。 目前，绝大多数的矿井只将底板岩巷穿层钻孔 作为单一的区域预抽消突措施，并没有发挥它在边 采边抽、采空区抽采过程中的作用。 此外，底板岩巷 穿层钻孔普遍存在工程量大、施工周期长、成本高等 缺点。 以焦作矿区古汉山矿 工作面为例，为 实现工作面区域消突，专门施工了运输底抽巷、开切 眼底抽巷和中间底抽巷 条底板岩巷，总长 ，并在岩巷中施工了 个穿层钻孔，钻孔总长 度达 ；区域消突后，为防止开采期间工作 面上隅角及回风瓦斯超限，又施工 条长度 的顶板高抽巷来抽采采空区瓦斯，这种瓦斯治理方 式成效虽好，但因其瓦斯治理措施成本高而难以广 泛应用。 为降低工作面瓦斯治理成本，笔者深受研究人 员提出的创新性瓦斯抽采技术理念启迪，如杨永刚 等提出了深部一巷多用、多次采动影响下围岩重 构、锚索内锚力增效等关键技术，为“一巷多用”的 原始煤层的强化瓦斯抽采技术提供依据。 张明 通过顶板巷“一巷两用”试验，考察了顶板巷穿层钻 孔预抽煤巷条带瓦斯和回采期间抽采上隅角瓦斯的 效果。 肖峻峰等提出深井高瓦斯工作面“一巷多 用”瓦斯治理新模式。 由此，基于钻孔在采前、采 中、采后不同抽采生命时期的瓦斯抽采思路，笔者提 出了全生命周期的底板岩巷穿层钻孔一孔多用瓦斯 抽采模式，并在古汉山矿 工作面进行了现场试 验，实现了回采前预抽煤层瓦斯、回采时边采边抽煤 层卸压瓦斯、回采后抽采采空区瓦斯的目标，从而提 高了钻孔利用率，降低的钻孔施工量，实现了试验矿 井工作面的安全高效生产。 一孔多用瓦斯抽采工程概况 古汉山矿 工作面概况 古汉山矿为煤与瓦斯突出矿井， 综采工作 面位于 采区西翼，工作面标高 ， 走向长 ，倾斜宽 ，整体为西高东 低的单斜构造。 工作面采用走向长壁后退式采煤 法，单一开采二叠系山西组二煤层，煤层赋存稳定， 平均厚度 ，煤层平均倾角 ，最大原始瓦斯 含量 ，最大原始瓦斯压力 。 开采煤层直接顶为厚度 的黑灰色砂质泥 岩，致密且呈薄层状分布，层面含少量白云母片，具 滑面，回采过程中随采随落，极不稳定。 直接底为厚 度 的黑色炭质泥岩。 二煤层顶、底板以泥岩 砂质泥岩为主，透气性较差，对瓦斯的扩散起封闭、 阻隔作用，为煤层瓦斯的保存创造了有利条件。 工作面二煤顶板砂岩孔隙裂隙承压含水 层为顶板直接充水层，太原组灰岩岩溶裂隙承压水 含水层 为底板主要充水含水层。 灰岩距离二 煤 ，是矿井突水的主要因素。 为防 止底板突水，工作面底板岩巷布置在距离煤层 垂距的底板中。 测试钻孔布置 为考察穿层钻孔，“一孔多用”抽采效果的测试 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 年第 期煤 炭 科 学 技 术第 卷 钻孔布置在 工 作 面 的 中 间 底 抽 巷 （ 统 尺 位置），该处顶底板岩性稳定，煤层 厚度均一，可避免因煤厚差异和顶底板破碎而引起 的测试数据误差。 按照 中间底抽巷穿层钻孔 组的原有编号，选取 、、、、 组为测试 钻孔，如图 所示。 试验钻孔孔径 ，钻孔过煤深度为 。 根据有效预抽影响半径，穿层钻孔组每组布置 个钻孔，组间距 。 中间底抽巷穿层钻孔设计如 图 所示。 基于穿层钻孔全生命周期瓦斯抽采考虑， 为避免抽采钻孔塌孔，对穿层钻孔采取套管护壁、 “两堵一注”封孔等强化护孔和严密封孔措施。 图 试验钻孔布置 图 中间底抽巷穿层钻孔剖面 穿层钻孔预抽瓦斯时效性分析 钻孔受现场施工先后顺序不同，穿层钻孔预抽 时间为 ，平均 。 在所选取的 组考 察钻孔中，每隔 对试验钻孔抽采纯量、抽采浓度 进行测量。 鉴于 组试验钻孔瓦斯抽采规律的一致 性，仅对第 组、 组和 组试验钻孔进行抽 采时效性分析，实测抽采数据如图 所示。 由图 可知，试验钻孔在预抽期内的瓦斯抽采浓 度和抽采纯量整体为先上升后下降的趋势。 随工作面 推进，试验钻孔瓦斯抽采纯量大致经历 个阶段 初始 预抽增流阶段、 高效预抽阶段、预抽快速衰减阶 段，各阶段分别对应的预抽时间为 、 和 。 为定量对比预抽期不同阶段 的抽采效果，将实测数据进行统计分析，见表 。 ）初始预抽增流阶段。 在预抽 ，试验钻 孔瓦斯初始体积分数为 ，随抽采时间 变长，瓦斯体积分数上升，最高可达 ，随即开始 衰减；瓦斯抽采纯量初始为 ， 随预抽时间变长，瓦斯抽采纯量迅速上升，最大值可 达 。 该阶段平均瓦斯抽采浓度为 ，平均瓦斯抽采纯量为 。 初始预抽增流阶段；高效预抽阶段；预抽快速衰减阶段 图 预抽钻孔瓦斯浓度和瓦斯纯量变化曲线 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 王兆丰等一孔多用的底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽采时效性研究 年第 期 表 不同预抽时期内瓦斯抽采参数对比 组别 不同预抽时间平均 瓦斯抽采体积分数 不同预抽时间平均 瓦斯抽采纯量 （ ） 均值 这是因为在预抽初期，井下钻机每日施工穿层 钻孔数量有限，钻孔施工完毕后逐个连接负压抽采 系统，因此瓦斯抽采纯量不断升高，直至 组钻孔施 工完毕，抽采纯量升高至最大，其次抽采负压在初始 抽采阶段也历经由低到高的过程，影响钻孔抽采纯 量；在预抽初始阶段，煤层瓦斯含量越高，接通抽采 网可抽出的浓度瓦斯越高。 ）高效预抽阶段。 在预抽 ，瓦斯抽采纯 量大且衰减速度缓慢，抽采纯量最大为 ， 经过 预 抽 后， 瓦 斯 抽 采 纯 量 衰 减 为 。 该阶段 组试验钻孔平均瓦斯抽采 纯量为 ，平均瓦斯抽采体积分数为 。 该阶段抽采效果最佳，抽采时间占整个预抽 时期的 ，是预抽瓦斯的关键期，抽采时间取 决于煤层瓦斯原始含量和煤层透气性系数。 ）预抽快速衰减阶段。 在预抽 ，钻 孔瓦斯抽采浓度、纯量均具有快速衰减至较低然后 保持小幅度波动的现象。 这是因为预抽后期煤层瓦 斯已被大量抽采，煤层瓦斯压力和瓦斯含量降低，受 煤层自身渗透率低、饱和度低等因素限制，煤层游离 瓦斯运移速度慢，抽采浓度和纯量呈现快速衰减趋 势象。 预抽 后， 工作面计算最大煤层残 余相对瓦斯涌出量为 ，实测煤层残余相对 瓦斯涌出量为 ，反演残余瓦斯压力最大值 为 ，证明古汉山矿 工作面底板岩巷穿 层钻孔经过 的预抽期后，实现了消突目标。 穿层钻孔边采边抽时效性分析 研究表明，回采工作面前方煤体具有自卸压 效应，即在开采条件下，煤体原岩应力改变，采面前 方形成应力卸压区、应力增高区和原岩应力区，在卸 压区煤层顶底板岩层发生变形，裂隙发育延伸，煤层 渗透性显著变化，透气性系数增大。 利用自卸压效 应进行边采边抽可强化瓦斯抽采效果，降低工作面 瓦斯涌出，这是瓦斯抽采的重要环节。 但是由于超 前自卸压范围有限，且受采面推进速度影响，边采边 抽钻孔往往因服务时间短、利用率低而被许多矿井 忽视。 因此，利用预抽穿层钻孔在煤层自卸压效应 下随工作面推进边采边抽技术，可以降低施工成本， 提高瓦斯抽采量。 随工作面不断回采，当在煤层走向方向距采面 直线距离约 时，对此区域内的试验钻孔维护 后联结抽采系统，保持抽采负压为 ，并进行抽 采效果考察。 记录试验钻孔随工作面推进过程中的 瓦斯抽采实测数据，如图 所示。 由于试验钻孔在 工作面回采过程中，瓦斯抽采纯量、抽采浓度会随距 切眼距离的动态变化而呈现出阶段性变化，因此分 为未卸压低流阶段、高效卸压增流阶段、低流枯 竭阶段，统计分析边采边抽时期各阶段的瓦斯参 数变化见表 。 未卸压低流阶段；高效卸压增流阶段；低流枯竭阶段； 图 自卸压瓦斯抽采浓度、纯量随工作面推进变化曲线 ）未卸压低流阶段。 试验钻孔距工作面切眼 时，瓦斯抽采浓度和纯量很低，平均瓦斯 抽采纯量为 ，平均瓦斯体积分数为 ，与预抽 时抽采参数基本一致，说 明工作面超前 以上钻孔未受到采动卸压影响。 ）高效卸压增流阶段。 试验钻孔距工作面开 切眼 时，瓦斯抽采浓度、纯量的变化曲线 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 年第 期煤 炭 科 学 技 术第 卷 呈峰状，距开切眼 时达到顶峰，最高抽采 体积分数为，最大抽采纯量为 。 随工作面推进抽采浓度、纯量不断降低。 该阶段钻 孔平均瓦斯抽采浓度为 ，平均瓦斯抽采纯量 为 ，与未卸压前相比提高 倍，可达 到在预抽高效期钻孔平均瓦斯抽采纯量的。 这是因为此区域煤体的原始状态被打破，煤体受采 动卸压作用，透气性显著提高，煤体内大量吸附态瓦 斯解吸成为游离态，钻孔瓦斯抽采纯量增幅较大，卸 压抽采效果显著。 基于此，底板穿层钻孔边采边抽 卸压瓦斯的合理位置在工作面超前 范围内，试 验钻孔从距离工作面 到距离工作面 ，历经 抽采时间，确定古汉山矿 工作面边采边抽 穿层钻孔在卸压影响区的合理抽采时间为 。 表 距开切眼不同位置瓦斯抽采参数对比 组别 距开切眼不同距离平均 瓦斯抽采体积分数 距开切眼不同距离平均 瓦斯抽采纯量 （ ） 均值 ）低流枯竭阶段。 试验钻孔在距离工作面切 眼 ，抽采瓦斯浓度降低，瓦斯抽采纯量在整 体上表现为低数值、小波动，平均瓦斯抽采体积分数 为，平均瓦斯抽采纯量为 。 由于 工作面在历经了长达 的预抽实现消突目 标后，又在边采边抽阶段抽采大量卸压瓦斯，当试验 钻孔距离工作面 时，煤层瓦斯已近枯竭，煤 层瓦斯含量大大降低；此外，距离工作面越近，受采 动卸压影响越大，煤层顶底板破碎越严重，钻孔周围 煤体内部裂隙加剧，当保持高抽采负压时，瓦斯纯量 上升，但瓦斯浓度降低，抽采管路有漏气现象，影响 抽采效果。 采空区瓦斯抽采时效性分析 采空区瓦斯抽采规律分析 工作面回采后，采空区上覆岩层依次垮落形成 “三带”，即垮落带、裂隙带和弯曲下沉带，产生大量 的裂隙，加上工作面漏风的影响，使采空区瓦斯浓度 较高。 煤层采动影响下，其下伏岩层也有“三带”变 化，工作面底板岩层在采动影响下，破坏带会 加深，塑性破碎形成大量裂隙与采空区沟通。 在保 障底板穿层钻孔气密性的前提下，提高抽采负压，通 过预先置留在煤层下方的长段筛管抽放采空区瓦 斯。 设定试验钻孔位于工作面前方距离为正值，反 之为负值，因此钻孔在采空区距离工作面开切眼距 离均为负，采空区瓦斯抽采参数变化如图 所示。 低流枯竭阶段； 采后纯量回形阶段；采后衰减低流阶段 图 采空区瓦斯抽采浓度、纯量随工作面推进变化曲线 由图 可知，试验钻孔在采空区的瓦斯抽采纯 量、抽采浓度整体呈现在 小幅度波动，在 快速上升，在 缓慢衰减的变 化规律，由此将试验钻孔在采空区的抽采阶段分为 低流枯竭阶段、采后纯量回升阶段、采后衰减 低流阶段，统计分析各阶段瓦斯抽采参数见表 。 表 采空区不同范围瓦斯抽采参数对比 组别 距开切眼不同距离平均 瓦斯抽采体积分数 距开切眼不同距离平均 瓦斯抽采纯量 （ ） 均值 ）低流枯竭阶段。 试验钻孔在距离工作面切眼后 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 王兆丰等一孔多用的底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽采时效性研究 年第 期 方 ，抽采瓦斯浓度持续降低，瓦斯抽采纯量在 整体上依旧表现为低数值、小波动，平均瓦斯抽采体积 分数为，平均瓦斯抽采纯量为 。 ） 采 后 纯 量 回 升 阶 段。 试 验 钻 孔 在 采 空 区 ，瓦斯抽采体积分数为 ，此阶 段钻孔瓦斯抽采纯量有回升增大的现象，原因是受 到采空区周期来压的影响，底板垮落，上覆岩层下 陷，采空区重新压实，形成一定的封堵效果，采空区 瓦斯不断富集，但是基于采空区瓦斯含量浓度低，因 此抽采效果有浓度与纯量上限。 ） 采 后 衰 减 低 流 阶 段。 穿 层 钻 孔 在 采 空 区 ，即全生命周期瓦斯抽采 ， 瓦斯抽采浓度一般小于 ，此阶段瓦斯抽采纯量 在整体趋势上呈现低纯量衰减状态。 分析认为 钻孔封孔段破损，封孔气密性减弱；采空区瓦斯来 源包含遗煤涌出瓦斯、邻近层涌出瓦斯、采面煤壁和 落煤涌出瓦斯，随采空区瓦斯抽采时间变长，累积抽 出瓦斯增多，且试验钻孔距离工作面越来越远，单一 煤层开采的采空区瓦斯难以补给，瓦斯含量逐渐 减少。 在整个采空区瓦斯抽采阶段，试验钻孔纯量平 均为 ，在距离工作面开切眼 ，瓦斯抽采纯量平均为 。 从抽采数 据分析当试验钻孔深入采空区 后，瓦斯抽采纯 量极低，且距离工作面较远。 综合考虑管理成本和 对采面的影响认为，古汉山矿试验穿层钻孔采空区 抽采的合理范围为距离工作面 ，该范围的 合理抽采期为 。 采空区抽采影响因素分析 ）封孔效果影响。 采空区瓦斯抽采纯量和浓 度较低，与预期不符，结合井下底板岩巷破碎情况， 分析可能存在穿层钻孔在应力荷载变动作用下发生 变形，导致封孔段被破坏的情况，对此对试验 钻孔进行钻孔窥视，如图 所示。 由窥视结果可知， 试验钻孔在采空区瓦斯抽采阶段，钻孔内 位 置处岩层出现裂隙，钻孔内 位置处裂发育延 伸，在钻孔内 位置处岩层节理裂隙较为发育， 在孔深 位置处，岩层受到严重挤压、破碎变 形，钻孔窥视结果表明钻孔封孔段被破坏，与之前分 析一致。 ）底抽巷层位影响。 为保障试验钻孔的封孔气 密性，需对底板巷的合理层位进行分析。 根据底板岩 体滑移线场理论，回采期间工作面将会在巷道煤 壁深处形成侧向支撑压力带，当工作面底板之上的支 撑压力超过了底板岩体的极限强度时，底板岩层逐渐 图 采空区抽采试验钻孔窥视图 发生塑性破坏并最终相互贯通在一定区域内，形成塑 性破坏区。 当工作面推进过后，底板塑性岩体将会在 卸压作用下由压缩状态转为膨胀状态向采空区移动 并在底板形成节理、裂隙发育带。 如图 所示。 区煤壁前方底板塑性破坏区（ 区）；区过渡区（ 区）； 区采空区底板岩体被动塑性破坏区（ 区）； 工作面前方超前支承压力峰值距煤壁的距离，； 底板岩层内摩擦角，（）；回采工作 面底板最大破坏深度， 图 底板岩层破坏区示意 回采工作面底板最大破坏深度 为 （） 其中为工作面前方超前支承压力峰值距煤 壁的距离，根据矿压监测取 ； 为底板岩层内 摩擦角，取值 ，计算 工作面下伏煤岩层塑 性破坏最大影响深度 。 因此底抽巷的合理层 位在工作面下方 为宜。 实际中由于古汉山矿 底板巷层位受地质条件因素限制，底抽巷距离 上部煤层垂直距离约 ，导致试验钻孔受采动影 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 年第 期煤 炭 科 学 技 术第 卷 响，钻孔封孔段岩层破碎，封孔气密性降低，采空区 瓦斯抽采纯量和浓度偏低。 ）高位抽采巷影响。 焦作矿区各突出矿井普 遍采用了采前底板岩巷穿层钻孔预抽煤巷条带煤层 瓦斯、底板岩巷穿层钻孔预抽采面煤层瓦斯，采后顶 板高位巷抽采采空区瓦斯的综合治理措施。 不考虑 施工成本时，高位抽采巷抽采采空区瓦斯具有得天 独厚的优势，古汉山矿 工作面高抽巷瓦斯抽采 纯量可达 ，因此在对穿层钻孔一孔多用采 空区抽采效果考察时，抽采数据虽然有明显变化规 律，但抽采量受高位巷影响很大。 穿层钻孔瓦斯抽采全生命周期分析 基于穿层钻孔一孔多用的构想，引入全生命周 期理论，把试验穿层钻孔在采前、采中、采后全生命 周期内，对累积抽采 的瓦斯抽采浓度、纯 量进行整合分析。 为细化全生命周期抽采特征，针 对性提高不同阶段钻孔抽采率，根据高负压抽采条 件下的穿层钻孔瓦斯抽采流量衰减规律，以及采动 卸压影响下的试验钻孔瓦斯纯量变化规律，将穿层 初始预抽增流阶段；高效预抽阶段；预抽快速衰减阶段； 高效卸压增流阶段；低流枯竭阶段；采石纯量回开阶段； 采后衰减低流阶段 图 钻孔全周期瓦斯抽采参数动态变化规律 钻孔全生命周期划分为 个阶段，即初始预抽增 流阶段、高效预抽阶段、预抽快速衰减阶段、 高效卸压增流阶段、低流枯竭阶段、采后纯量回 升阶段、采后衰减低流阶段，如图 所示。 以此定 性分析不同阶段的抽采效果和影响因素，定量对比 了不同抽采时期的抽采纯量、浓度变化特征。 针对 在全生命周期不同阶段内的抽采规律，可以确定穿 层钻孔在采前、采中、采后不同时期内的合理抽采天 数，如图 所示。 图 穿层钻孔全生命周期内一孔多用最佳抽采时间 综合全生命周期穿层钻孔瓦斯抽采数据，将采 前预抽、边采边抽和采空区抽采的瓦斯平均体积分 数和纯量作对比，见表 。 表 全生命周期穿层钻孔抽采浓度、纯量对比 组别 不同开采阶段平均 瓦斯抽采体积分数 采前采中采后 不同开采阶段平均 瓦斯抽采纯量 （ ） 采前采中采后 均值 由表 知，预抽期钻孔抽采平均体积分数为 ，边采边抽时钻孔抽采平均体积分数为 ，采空区抽采时钻孔抽采平均体积分数为 。 预抽期钻孔平均瓦斯抽采纯量是边采边抽 期平均瓦斯抽采纯量的 倍，是采空区平均瓦斯 抽采纯量均值的 倍。 分别用采前、采中、采后 的钻孔平均瓦斯抽采纯量乘以各时期抽采时间，可 得采前、采中、采后瓦斯抽采总量各占全生命周期瓦 斯抽采总量的 、、。 综合分析认 为一孔多用穿层钻孔的预抽效果优于边采边抽效 果，边采边抽瓦斯能力强于采空区瓦斯抽采能力，采 前预抽瓦斯量是煤层瓦斯抽采量的最大组成部分。 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 王兆丰等一孔多用的底板岩巷穿层钻孔瓦斯抽采时效性研究 年第 期 从各时期抽采指标看，预抽期结束后达到了残存煤 层瓦斯含量低于 的目标，在边采边抽和采空区 抽采期，保障了回风流和上隅角瓦斯浓度不超限；对 试验钻孔抽采时效性的考察，证明了底板岩巷穿层 钻孔一孔多用抽采模式的可行性和科学性。 结 论 ）提出了全生命周期的底板岩巷穿层钻孔一 孔多用瓦斯抽采技术，实现了穿层钻孔在采前预抽 瓦斯、在回采时边采边抽瓦斯、以及在采空区抽采瓦 斯的功能，提高了钻孔的生命周期，降低了施工量。 ）确定了各时期合理抽采瓦斯天数、定量分析 了各时期抽采效果。 在预抽时，平均瓦斯抽采纯量 为 ，边采边抽时，试验钻孔组平均瓦斯 抽采纯量为 ；采空区瓦斯抽采时，试验 钻孔组平均抽采纯量为 。 预抽是一孔 多用瓦斯抽采模式的主要环节，边采边抽高效卸压 增流阶段平均瓦斯抽采纯量可达在预抽高效期钻孔 平均瓦斯抽采纯量的 。 ）由于 工作面煤层底板距 灰岩含水层 较近，限制了底抽巷的最佳层位布置，一孔多用试验 钻孔在采空区抽采时封孔质量降低，为保证上隅角 瓦斯不超限，采用高抽巷并行抽采采空区瓦斯，使一 孔多用的穿层钻孔抽采潜力未能全部发挥，因此在 底板等条件相适应的矿井试验有望提升采空区瓦斯 抽采效果。 参考文献（） 李琰庆，杨 科，秦汝祥，等 煤与瓦斯突出煤层群安全高效开 采技术体系与展望 煤炭科学技术，，（） ， ， ， ，，（） 刘业娇，袁 亮，薛俊华，等 年全国煤矿瓦斯灾害 事故 发 生 规 律 分 析 矿 业 安 全 与 环 保， ， （） ， ， ， ，， （） 张吉雄，缪协兴，张 强，等 “采选抽充采”集成型煤与瓦斯绿 色共采技术研究 煤炭学报，，（） ， ， ， ，， （） 杨正凯，程志恒，刘彦青，等 突出煤层群多次采动对底板穿层 钻孔瓦斯抽采的影响 中国安全科学学报，，（） ， ， ， ，， （） ， ， ， ， ， （ ） 周红星，程远平，刘洪永，等 突出煤层穿层钻孔孔群增透技术 及应用 煤炭学报，，（） ， ， ， ， ， （） 林柏泉，张其智，沈春明，等 钻孔割缝网络化增透机制及其在 底板穿层钻孔瓦斯抽采中的应用 煤炭学报，，（） ， ， ， ， ， （） 李 宏，刘明举，郝光生，等 底板梳状长钻孔替代穿层钻孔瓦 斯抽采技术可行性 煤田地质与勘探，，（） ， ， ， ， ，（） 颜 智，李树清，汤铸深瓦斯抽采“一巷两用”技术矿 业工程研究， ，（） ， ， ，， （） 张 明基于工作面顶板巷“一巷两用”的试验及应用 矿 业安全与环保，，（） “ ” ，，（） 肖峻峰，陈洋洋，李 平，等 深井高瓦斯工作面“一巷多用” 瓦斯治理新模式 煤炭学报，，（） ， ， ， ，，（） 柏发松， 王永保， 苏朝晖， 等高地压严重突出区域下向穿层 钻孔预抽消突技术煤炭技术，，（） ， ， ， ，， （） 秦品光 新疆某矿区 深孔施工关键技术 煤田地 质与勘探，，（） 中国煤炭行业知识服务平台 w w w . c h in a c a j . n et 年第 期煤 炭 科 学 技 术第 卷 ， ，（） 程志恒，卢 云，李海涛等 高位钻孔不同封孔方法质量检测 及其优选 中国安全生产科学技术，，（） ， ， ， ，，（） ，，（） ， ， ， ， （ ）， ， （ ） 姜耀东，吕玉凯，赵毅鑫，等 承压水上开采工作面底板破坏 规律相似模拟试验 岩石力学与工程学报，，（） ， 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