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底板岩巷穿层钻孔一孔多用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

王兆丰, 席杰, 陈金生, 李学臣, 李艳飞, 马雄伟. 底板岩巷穿层钻孔一孔多用瓦斯抽采时效性研究[J]. 煤炭科学技术, 2021, 49(1): 248-256. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2021.01.021
引用本文: 王兆丰, 席杰, 陈金生, 李学臣, 李艳飞, 马雄伟. 底板岩巷穿层钻孔一孔多用瓦斯抽采时效性研究[J]. 煤炭科学技术, 2021, 49(1): 248-256. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2021.01.021
WANG Zhaofeng, XI Jie, CHEN Jinsheng, LI Xuechen, LI Yanfei, MA Xiongwei. Study on time effectiveness of gas drainage by crossing layer drilling in floor rock roadway with one hole and multi-purpose[J]. COAL SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2021, 49(1): 248-256. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2021.01.021
Citation: WANG Zhaofeng, XI Jie, CHEN Jinsheng, LI Xuechen, LI Yanfei, MA Xiongwei. Study on time effectiveness of gas drainage by crossing layer drilling in floor rock roadway with one hole and multi-purpose[J]. COAL SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2021, 49(1): 248-256. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2021.01.021

底板岩巷穿层钻孔一孔多用瓦斯抽采时效性研究

Study on time effectiveness of gas drainage by crossing layer drilling in floor rock roadway with one hole and multi-purpose

  • 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1604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7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61.4%;确定前方距离工作面70 m至后方距离工作面40 m范围内为穿层钻孔受采动卸压影响区,工作面超前35~40 m,抽采浓度和纯量最大;在边采边抽阶段,距离采面前方20~70 m的试验钻孔平均抽采纯量比卸压前提高5倍;古汉山矿底板岩巷穿层钻孔采前预抽合理抽采天数为260 d,边采边抽有效抽采期为46 d,采空区瓦斯抽采有效抽采期为26 d。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。
    Abstract: In order to To improve the utilization rate of cross-layer boreholes, based on the evolution law of mining fracture field and stress field under the dynamic behavior of coal and rock, a multi-application gas drainage technology with one hole in floor rock roadway with full life cycle was proposed. It can realize the functions of pre-draining coal seam gas before mining, draining coal seam gas during mining,and draining coal seam gas from goaf. Taking the 1604 fully-mechanized mining face of Guhanshan Mine as an example,field tests have been carried out and the results show that:the gas drainage effect of one hole multi-application test drilling hole has obvious timelines characteristics.In order to To analyze the timelines effect law of test boreholes qualitatively and quantitatively, the whole life cycle of gas drainage can be divided into seven stages, namely, initial pre-draining period, high-efficiency pre-draining period, rapid attenuation pre-draining period, high-efficiency pressure relief and flow increase period, low flow depletion period, after mining gas volume recovery period,and after mining gas volume decline flow period. High efficiency pre-draining period is the most critical stage in the whole life cycle, the second stage is the high-efficiency pressure relief and flow increasing period, and the average gas drainage volume can reach 61.4% of the average gas drainage volume in the pre-drainage high-efficiency period. The range from 70 m in front of the working face to 40 m behind the working face is the area affected by mining pressure relief. In the range of 35 to 40 m in front of the working face, the concentration and volume of gas drainage reached the peak. In the stage of mining while pumping, the average gas drainage volume capacity of the test boreholes 20 to 70 m in front of the mining face is 5 times higher than that before pressure relief. In Guhanshan Mine, the reasonable pre-draining period is 260 d, the reasonable drainage while mining period is 46 d, and the reasonable goaf gas drainage period is 26 d. Through a multi- application drill hole in the rock roadway at the bottom of the coal seam to drainage coal seam gas, the goal of reaching the pre-drainage standard and reducing the gas emission from the working face was realized, which has good popularization and application value.
  •   试验钻孔布置

      中间底抽巷穿层钻孔剖面

      预抽钻孔瓦斯浓度和瓦斯纯量变化曲线

      自卸压瓦斯抽采浓度、纯量随工作面推进变化曲线

      采空区瓦斯抽采浓度、纯量随工作面推进变化曲线

      采空区抽采试验钻孔窥视图

      底板岩层破坏区示意

      钻孔全周期瓦斯抽采参数动态变化规律

      穿层钻孔全生命周期内一孔多用最佳抽采时间

  • 期刊类型引用(27)

    1. 王志刚,马丁,杨震,贾帆帆. 改进型止浆塞在上斜钻孔带压封堵地质异常区中的应用研究. 煤炭技术. 2025(01): 167-170 . 百度学术
    2. 王慧恩. 穿层瓦斯抽采钻孔渗流演化特征. 陕西煤炭. 2025(01): 37-40+63 . 百度学术
    3. 朱卫兵,李竹,赵波智,郭春雷,宁杉. 矿山采空区卸压底板岩层资源化利用技术体系构建及展望. 煤炭学报. 2025(05): 2355-2366 . 百度学术
    4. 孙赫. 穿层钻孔瓦斯抽采半径研究. 煤炭技术. 2024(03): 165-168 . 百度学术
    5. 董相欢. 底板承压水上底抽巷破坏特征及控制技术. 陕西煤炭. 2024(06): 70-76 . 百度学术
    6. 段东东. 底板承压水上底抽巷布置层位及围岩控制技术研究. 山东煤炭科技. 2024(07): 114-119 . 百度学术
    7. 张建国,翟成,唐伟. 深井不同层位底板岩巷与煤巷相互影响研究. 煤炭工程. 2024(08): 1-6 . 百度学术
    8. 刘军. 煤层群上下保护层开采围岩应力及裂隙演化规律研究. 矿业安全与环保. 2024(04): 56-63+73 . 百度学术
    9. 高登云,李瑞群. 神东矿区综采工作面上隅角瓦斯治理技术研究. 煤炭工程. 2023(04): 87-91 . 百度学术
    10. 郭建行. 近距离高瓦斯煤层群首采层“一面四巷”瓦斯治理技术. 煤炭工程. 2023(05): 70-75 . 百度学术
    11. 胡亚超,熊祖强,王春,王成. 煤层顶板深孔预裂爆破高效封孔材料及工艺研究. 煤炭科学技术. 2023(04): 30-36 . 本站查看
    12. 张超,范富槐,李树刚,翟成,江丙友,杨朴超,曾祥真. 基于微胶囊技术的瓦斯抽采钻孔密封材料研究. 煤炭科学技术. 2023(04): 72-79 . 本站查看
    13. 武瑞龙. 复杂地层底板梳状定向钻孔抽采瓦斯技术研究. 煤炭工程. 2023(06): 79-82 . 百度学术
    14. 温俊三. 赵庄矿底抽巷穿层钻孔偏斜规律研究. 山西煤炭. 2023(01): 13-18 . 百度学术
    15. 刘军,张宪尚,张士岭. 煤层群上下保护层开采围岩应力时空演化规律及应用研究. 中国安全生产科学技术. 2023(06): 66-73 . 百度学术
    16. 孙伟. 深部高应力底抽巷围岩破坏特征及控制技术研究. 山西冶金. 2023(06): 220-224 . 百度学术
    17. 潘竞涛,刘长宇,赵丹,贾男,刘海金,任志保. 下行定向钻孔氮气泡沫幂律多相流携渣解堵技术. 煤炭科学技术. 2023(12): 298-309 . 本站查看
    18. 赵学良,贾航,罗华贵. 赵庄煤矿工作面分源联合立体抽采技术应用研究. 煤炭工程. 2022(01): 74-79 . 百度学术
    19. 包若羽. 松软煤层瓦斯抽采钻孔“同心环”加固密封技术研究与应用. 煤炭科学技术. 2022(05): 164-170 . 本站查看
    20. 李高健,韦金龙,杨竹军,赵宝友. 密集抽采钻孔及浸水蠕变作用下底抽巷围岩控制技术研究. 煤炭工程. 2022(07): 44-49 . 百度学术
    21. 马玉林,王常瑞,马凯. 红外加热储层煤岩热损伤特征扫描电镜及增透试验研究. 煤炭科学技术. 2022(07): 177-183 . 本站查看
    22. 马雨坤. 瓦斯抽采钻孔精准防斜设备研究. 能源技术与管理. 2022(05): 142-144 . 百度学术
    23. 马莉,石新莉,李树刚,林海飞,宋爽,代新冠. 基于MPC的瓦斯抽采智能调控模型研究. 煤炭科学技术. 2022(08): 82-90 . 本站查看
    24. 张世阔,王力,李秀山,豆旭谦,田广生,张振雷,魏涛. 煤矿井下硬岩气动冲击回转钻进技术与装备. 煤炭技术. 2022(11): 5-8 . 百度学术
    25. 李喜员,孙矩正,张益民,魏风清. 固液两相复合封孔技术在瓦斯抽采中的应用. 矿业安全与环保. 2022(05): 131-134 . 百度学术
    26. 豆旭谦,姚宁平,李秀山,王力,张凯,魏宏超. 基于单柱齿破岩过程的高压液动冲击回转钻进试验研究. 煤田地质与勘探. 2022(12): 170-176 . 百度学术
    27. 梁为民,李晓鹏,李敏敏. 冲击荷载作用下各向异性煤体中大孔结构变化规律研究. 煤炭科学技术. 2022(11): 100-109 . 本站查看

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  • 网络出版日期:  2023-04-02
  • 发布日期:  2021-01-24

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