朱集煤礦0.9Mta新井設(shè)計(jì)含5張CAD圖-采礦工程.zip
朱集煤礦0.9Mta新井設(shè)計(jì)含5張CAD圖-采礦工程.zip,煤礦,0.9,Mta,設(shè)計(jì),CAD,采礦工程
淮南礦區(qū)瓦斯抽采技術(shù)分析
摘要
本文系統(tǒng)總結(jié)評(píng)述了近年來(lái)煤礦瓦斯治理和抽放理論及其應(yīng)用的諸多成果和最新進(jìn)展，根據(jù)淮南礦區(qū)實(shí)際,通過(guò)查閱資料和理論分析，闡述了淮南礦區(qū)瓦斯綜合治理的基本方法，簡(jiǎn)述了頂板走向鉆孔、高抽巷、專用巷道等瓦斯治理技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)使用條件及技術(shù)參數(shù)，分析了局部及區(qū)域性瓦斯治理技術(shù)在淮南礦區(qū)的應(yīng)用效果和存在的問(wèn)題，提出并研究了復(fù)雜特困條件下煤與煤層氣共采技術(shù)。應(yīng)用數(shù)值模擬、相似材料試驗(yàn)、工業(yè)性試驗(yàn)等方法，研究了開(kāi)采煤層頂板煤層氣抽采技術(shù)、開(kāi)采保護(hù)層卸壓增透抽采煤層氣技術(shù)、地面鉆井抽采采動(dòng)影響區(qū)域煤層氣技術(shù)等采動(dòng)煤巖移動(dòng)卸壓抽采煤層氣技術(shù)，以及原始煤層強(qiáng)化抽采煤層氣技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù),簡(jiǎn)要的進(jìn)行了分析整理。
關(guān)鍵詞： 煤礦煤層氣 礦井瓦斯 抽采 治理
ABSTRACT
This paper summarizes and reviews the achievements and lasted advances of methane harness and drainage theory and its applying. According to the actual huainan coal mine, through the data access and theoretical analysis, this paper expounds the comprehensive control of huainan coal mine gas the basic method, this paper describes the roof to drilling, with the pumping lane, special streets, etc gas treatment technology of the field use conditions and technical parameters, analyzed local and regional gas treatment technology in the application effect of huainan coal mine and the existing problems The co-extract ion technology of coal and CMM under the complicated and difficult geological cond-Itions in Huainan Coal Mining Area is presented1 With numerical simulation, similar materials testing, commercial testing, etc1, the CMM drainage technologies with the displacement and depressurization of mining coal rock, involving coal seam roof, depressurization and enhanced permeability of protective coal seam, and mining influence zone of surface drilling drainage, and the intensified CMM drainage technologies with virgin coal seam are studied, the key parameters obtained1 The on-site application of the technologies is introduced in an all round way.
Key words: CMM;coal mine gas; drainage;management
1 課題研究的背景
到目前為止，瓦斯災(zāi)害依然是我國(guó)煤礦傷亡、損失最大以及發(fā)生最頻繁的重大惡性事故，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)，并給煤礦企業(yè)帶來(lái)沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，迫使許多高瓦斯突出礦井長(zhǎng)期處于虧損經(jīng)營(yíng)狀態(tài)，有的甚至破產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，原國(guó)有重點(diǎn)煤礦576處礦井中，高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井有277處，占48%以上。在1976年我國(guó)煤礦瓦斯事故死亡人數(shù)比例占20.2%，而到了2000年，煤礦的瓦斯事故死亡人數(shù)的比例卻上到54%,僅當(dāng)年全國(guó)共發(fā)生特大瓦斯事故69起，死亡1326人，分別占當(dāng)年煤礦特大事故總起數(shù)和死亡總?cè)藬?shù)的92%和94. 4%。
煤層瓦斯還是造成溫室效應(yīng)、破壞臭氧層等大氣環(huán)境污染之源，其溫室效應(yīng)是同質(zhì)量二氧化碳的20-60倍，對(duì)大氣臭氧層的破壞能力是二氧化碳的7倍。尤其是近年來(lái)，隨著煤炭開(kāi)采深度的增加，采掘機(jī)械化程度的提高，礦井瓦斯排放量也在急劇增大，相應(yīng)的在排放過(guò)程中消耗的人力、財(cái)力也迅速增加。據(jù)估計(jì)，我國(guó)每年不經(jīng)過(guò)任何處理直排大氣的瓦斯約為7.7×1010 m3，占世界煤礦瓦斯排放量的32. 5%，造成嚴(yán)重的大氣污染。
同時(shí)，瓦斯又是一種經(jīng)濟(jì)的可燃?xì)怏w，是高熱、潔凈、方便的能源，具有其它能源無(wú)法比擬的無(wú)污染、無(wú)油污等多種優(yōu)點(diǎn)。按瓦斯的熱值（約為3.35 ~3.77×105 J/m3）計(jì)算，1000 m3瓦斯約相當(dāng)于4t原煤所產(chǎn)生的熱量。另外，瓦斯除用做民用燃料之外，還可作為化土原料生產(chǎn)氨氣和化肥等。
因此，瓦斯集利與害于一身，是煤礦特有的寶貴資源，應(yīng)該作為煤礦的第二能源加以積極的開(kāi)發(fā)和利用。國(guó)內(nèi)外大量的實(shí)踐證明，如能實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯兩種資源的有效、安全共采，不但可以大大地降低礦井瓦斯排放量、有效防治瓦斯災(zāi)害，從而保障煤炭的安全回采，而目還可作為清潔能源加以利用，使其變害為寶，減少將其排放于大氣所造成的環(huán)境污染，并為社會(huì)提供更多的就業(yè)機(jī)會(huì)，從而實(shí)現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)、新能源供應(yīng)和環(huán)境保護(hù)三重效應(yīng)，獲得顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
我國(guó)是世界上煤層瓦斯（煤層氣）資源儲(chǔ)量巨大的國(guó)家之一。據(jù)中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司與煤炭科學(xué)研究總院西安分院最新一輪的全國(guó)煤層氣資源預(yù)測(cè)（2000年），在300-2000 m范圍內(nèi)儲(chǔ)藏著3. 146×1013 m3的瓦斯資源，約占世界的13%，與我國(guó)常規(guī)天然氣的資源量相當(dāng)，極具開(kāi)采利用價(jià)值。然而，以往我國(guó)大部分煤礦開(kāi)采中，只將其作為有害氣體加以控制和排放。雖然，近年來(lái)我國(guó)在開(kāi)采煤層氣方而的研究和開(kāi)發(fā)力度有所提高，但與美國(guó)勘探利用煤層瓦斯資源（其年產(chǎn)量占天然氣總產(chǎn)量的5%，相當(dāng)于我國(guó)天然氣的年總產(chǎn)量）相比，我國(guó)日產(chǎn)氣量超過(guò)1000 m3的氣井?dāng)?shù)目不多，且產(chǎn)氣量不甚穩(wěn)定，主要原因是我國(guó)煤層瓦斯賦存明顯地存在著“兩高三低”的特征以及與之相應(yīng)的瓦斯儲(chǔ)運(yùn)理論和開(kāi)采技術(shù)尚未有重大突破。因此，必須在吸收美國(guó)開(kāi)發(fā)煤層瓦斯成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究適合我國(guó)煤層瓦斯的儲(chǔ)運(yùn)理論和開(kāi)采技術(shù)。
2 煤礦瓦斯抽采技術(shù)機(jī)理的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
瓦斯在煤層及采動(dòng)裂隙巖體中的運(yùn)移和聚積規(guī)律，是煤礦瓦斯防治和抽放技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，而這項(xiàng)研究涉及滲流力學(xué)、巖石力學(xué)、采礦及安全工程學(xué)等多學(xué)科，但關(guān)鍵卻在于力學(xué)學(xué)科的滲流理論。自1947年前蘇聯(lián)學(xué)者P. M.克里切夫斯基將滲透理論用于描述煤層內(nèi)瓦斯運(yùn)移過(guò)程，得出了考慮瓦斯吸附性質(zhì)的瓦斯?jié)B流規(guī)律，為煤巖瓦斯?jié)B流理論的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，到現(xiàn)在，煤巖瓦斯耦合作用理論已經(jīng)發(fā)展了近60年。目前，在國(guó)內(nèi)外指導(dǎo)煤礦瓦斯防治和抽放瓦斯機(jī)理的數(shù)學(xué)模型主要集中在煤層瓦斯?jié)B流規(guī)律、煤層瓦斯擴(kuò)散理論、煤層瓦斯?jié)B流一擴(kuò)散規(guī)律以及多物理場(chǎng)、多相煤巖瓦斯禍合規(guī)律、煤層卸壓瓦斯越流理論和采動(dòng)裂隙帶瓦斯運(yùn)移規(guī)律等方而的研究。
目前，美國(guó)、加拿大、澳大利亞、英國(guó)等國(guó)家的煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較迅速。由于各國(guó)的煤層氣資源條件、政策等差別、煤層氣發(fā)展的狀況有所不同。
美國(guó)是世界上煤層氣商業(yè)化開(kāi)發(fā)最成功的國(guó)家，也是迄今為止煤層氣產(chǎn)量最高的國(guó)家。目前，美國(guó)在研究、勘探、開(kāi)發(fā)利用方面處于世界領(lǐng)先地位。美國(guó)利用地面鉆孔水力壓裂開(kāi)采煤層氣技術(shù)，進(jìn)行煤層氣地面開(kāi)發(fā)有兩種情況。一種是以圣胡安 盆地為代表，在沒(méi)有采煤作業(yè)的煤田開(kāi)采煤層氣，采用的技術(shù)與常規(guī)天然氣生產(chǎn)技術(shù)基本相似，滲透 率低的煤層往往需要采取煤層激勵(lì)增產(chǎn)措施；另一種以黑勇士盆地為代表，在生產(chǎn)礦區(qū)內(nèi)開(kāi)發(fā)煤層氣。采氣與采煤密切相關(guān)，特別是采用地面鉆井抽取采空區(qū)的煤層氣，由于采煤時(shí)引起上覆煤層和巖層下沉與煤裂，采空區(qū)上方巖石冒落，壓力釋放，透氣性增加，瓦斯大量釋放聚集于采空區(qū)，抽氣容易，不需要進(jìn)行煤層壓裂處理。由于美國(guó)極力支持 煤層氣的開(kāi)發(fā)利用，國(guó)內(nèi)大批科研院所積極投身于 煤與煤層氣共采的科學(xué)研究。美國(guó)還十分重視煤層氣的勘探技術(shù)開(kāi)發(fā)，80年代先后投入60多億美元，進(jìn)行了大規(guī)?？蒲性囼?yàn)，取得了總體勘探技術(shù)的突破，對(duì)世界煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
加拿大對(duì)煤層氣的開(kāi)發(fā)利用和對(duì)煤與煤層氣共采的研究的起步時(shí)間基本和我國(guó)相當(dāng)。由于加拿大政府一直支持煤層氣的發(fā)展，一些研究機(jī)構(gòu)根據(jù)本國(guó)以低變質(zhì)煤為主的特點(diǎn)，開(kāi)展了一系列的技術(shù)研究工作，在多分支水平羽狀井、連續(xù)油管壓裂、煤與瓦斯共采等技術(shù)方面取得了進(jìn)展，降低了煤層氣的開(kāi)采成本，給煤層氣的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。
澳大利亞早在1976年就開(kāi)始開(kāi)采煤層氣，主要在昆士蘭的鮑恩盆地。1987～1988 年期間已經(jīng)用地面鉆井方法在煤層中采出了煤層氣。昆士蘭天然氣公司已經(jīng)在靠近Chinachill的Argyle21 井取得煤層氣生產(chǎn)成功,日產(chǎn)氣量超過(guò)21832萬(wàn)m3。但到目前 為止其煤層氣的產(chǎn)量還是以礦井煤層氣抽放為主，生產(chǎn)的煤層氣主要供給建在井口的煤層氣發(fā)電站。 歐洲等國(guó)開(kāi)發(fā)利用煤層氣資源已有很長(zhǎng)的歷史，但將煤層氣作為單獨(dú)的資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)是最近的事，對(duì)煤與煤層氣共采技術(shù)的研究也處于初級(jí)階段。歐洲主要的產(chǎn)煤國(guó)有三個(gè)，即德國(guó)、波蘭和英國(guó)。此外，烏克蘭、西班牙、捷克和斯洛伐克、匈牙利、法國(guó)、比利時(shí)及荷蘭也擁有大量的煤炭資源，因而也是煤層氣開(kāi)發(fā)的有利地區(qū)。
2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
2.2.1煤與煤層氣共采技術(shù)的基礎(chǔ)研究
煤與煤層氣共采是錢(qián)鳴高院士和繆協(xié)興教授等 提出的綠色開(kāi)采的有機(jī)組成部分，因其要在一定的地質(zhì)條件下實(shí)現(xiàn)煤與煤層氣共采，所以其基礎(chǔ)包括礦井地質(zhì)和煤層氣防治理論、采動(dòng)巖體結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律、煤層氣運(yùn)移規(guī)律和卸壓煤層氣富集區(qū)理論及創(chuàng)新型技術(shù)等。
采動(dòng)巖體結(jié)構(gòu)理論是采場(chǎng)礦壓理論等基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，最重要的核心是由錢(qián)鳴高院士、繆協(xié)興教授等將采場(chǎng)礦壓砌體梁力學(xué)模型發(fā)展到巖層控制的結(jié)構(gòu)關(guān)鍵層力學(xué)模型。關(guān)鍵層理論提出的目的是 為了研究覆巖中厚硬巖層對(duì)層狀礦體開(kāi)采中節(jié)理裂 隙的分布及其對(duì)瓦斯抽放與突水防治以及對(duì)開(kāi)采沉 陷控制等的影響。在 “煤與瓦斯共采”技術(shù)方面 , 巖層運(yùn)動(dòng)中的關(guān)鍵層理論所得出的節(jié)理裂隙場(chǎng)分布、離層規(guī)律將對(duì)上鄰近層瓦斯動(dòng)態(tài)涌出與下解放 層開(kāi)采最大卸壓高度的影響等瓦斯抽出技術(shù)有重要 參考作用。
周世寧院士于1963 年在北京礦業(yè)學(xué)院科學(xué)文選中首次完整的發(fā)表了“煤層瓦斯流動(dòng)理論及其應(yīng)用”。周院士在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了瓦斯流動(dòng)的物理模擬試驗(yàn)，應(yīng)用相似理論將實(shí)驗(yàn)結(jié)果以相似準(zhǔn)數(shù)的形式導(dǎo)出通用的單向、徑向和球向不穩(wěn)定流動(dòng)瓦斯涌出量計(jì)算公式，科學(xué)系統(tǒng)的闡明了瓦斯在煤層中的單向、徑項(xiàng)和球向流動(dòng)規(guī)律和瓦斯在煤層中的擴(kuò)散滲透規(guī)律。煤層瓦斯流動(dòng)理論的提出及發(fā)展給煤與煤層氣共采的科學(xué)研究提供技術(shù)和理論基礎(chǔ)。
2.2.2 煤與煤層氣共采技術(shù)的研究
我國(guó)煤層氣抽采技術(shù)經(jīng)歷從“高透氣性煤礦煤層氣抽放”、“鄰近層卸壓煤層氣抽放”、“低透氣性煤層強(qiáng)化煤層氣抽放”和“綜合抽放煤層氣”四個(gè)階段。
袁亮院士根據(jù)淮南礦區(qū)煤層煤層氣含量高、埋 藏深、極松軟、透氣性低和煤層氣壓力大等復(fù)雜地 質(zhì)條件于 2006 年提出 “復(fù)雜地質(zhì)條件煤與煤層氣 共采技術(shù)體系”。該體系包括采動(dòng)煤巖移動(dòng)卸壓增 透抽采瓦斯技術(shù)、原始煤層強(qiáng)化抽采瓦斯技術(shù)、采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)等。 袁亮院士結(jié)合淮南礦區(qū)煤層群開(kāi)采條件分別于2008 年和 2009 年提出低透氣性煤層群煤與瓦斯共 采技術(shù)思路：首采關(guān)鍵卸壓層，沿首采面采空區(qū)邊 緣快速機(jī)械化構(gòu)筑高強(qiáng)支撐體將回采巷道保留下來(lái)，形成無(wú)煤柱連續(xù)開(kāi)采，在留巷內(nèi)布置上下向高 低位抽采鉆孔直達(dá)卸壓瓦斯富集區(qū)域，實(shí)現(xiàn)連續(xù)抽 采卸壓瓦斯與綜采工作面采煤同步推進(jìn)，構(gòu)建以留 巷鉆孔替代多巖巷的抽采卸壓瓦斯的煤氣共采技術(shù) 體系。這一技術(shù)思路回避了深井開(kāi)采面臨的很多技術(shù)難題，是深部安全高效開(kāi)采的一個(gè)重大技術(shù)方向。
實(shí)質(zhì)上，煤與煤層氣共采在不同類型礦區(qū)有不同的技術(shù)內(nèi)涵，對(duì)于高瓦斯礦井不僅要合理開(kāi)采煤層氣做到資源充分利用，實(shí)現(xiàn)煤與煤層氣共采，而且還要做好防治煤層氣災(zāi)害工作。
2.2.3 瓦斯治理理念和煤與瓦斯共采技術(shù)
瓦斯治理是煤礦安全高效開(kāi)采的前提和基礎(chǔ)。瓦斯問(wèn)題特別是低透氣性煤層瓦斯治理是世界性難題，長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有解決，因而導(dǎo)致煤礦瓦斯事故多發(fā)、生產(chǎn)效率低下，安全高效開(kāi)采難以實(shí)現(xiàn)。隨著礦井開(kāi)采深度加大，地質(zhì)條件更復(fù)雜，地應(yīng)力、瓦斯含量和壓力增加，瓦斯治理難度進(jìn)一步增大。近 期我國(guó)發(fā)生的煤與瓦斯突出引發(fā)瓦斯爆炸事故 , 都 是由于煤礦向深部開(kāi)采過(guò)程中瓦斯災(zāi)害升級(jí)所致，如2009年2月22日，山西古交市屯蘭煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故，77人死亡，2009 年5月30日，慶松藻煤電同華煤礦特大瓦斯突出事故 ，30人死亡，77 人受傷，2009 年 9 月 8 日河南平頂山市新華四礦特大瓦斯爆炸事故，54 人死亡，2009 年 11 月 21 日，鶴崗新興煤礦特大瓦斯爆炸，108 人死 亡。
淮南礦區(qū)煤層賦存條件極其復(fù)雜，是我國(guó)瓦斯含量最高的礦區(qū)之一，曾是全國(guó)瓦斯事故重災(zāi)區(qū)。目前，淮南礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)有礦井全部為高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井。新建礦井多為深井開(kāi)采，首采區(qū)多在距地表 800 m 以下深度，大部分生產(chǎn)礦井的開(kāi)采深度已達(dá)-700～ - 1000 m，且開(kāi)采深度正以每年20～25 m 的速度增加。由于傳統(tǒng)的瓦斯抽放技術(shù)和方法。不能解決松軟低透氣性煤層群開(kāi)采的瓦斯 治理難題，自1998 年起，淮南礦區(qū)轉(zhuǎn)變了瓦斯治理理念，開(kāi)展科研攻關(guān)，創(chuàng)新瓦斯治理技術(shù)，取得了瓦斯治理技術(shù)的重大突破，現(xiàn)了煤礦安全高效 開(kāi)采。
2.3 煤炭科學(xué)產(chǎn)能的制約因素分析
總體來(lái)看，我國(guó)煤炭科學(xué)產(chǎn)能制約因素主要有：
(1)深部煤炭開(kāi)發(fā)的資源制約；
(2)煤炭開(kāi)發(fā)基地西移中的生態(tài)環(huán)境及長(zhǎng)距離輸送制約；
(3)安全高效生產(chǎn)能力制約；
(4)資源回收率制約；
(5)環(huán)境容量制約。
我國(guó)煤礦災(zāi)害類型多，分布面廣，在世界各主要產(chǎn)煤國(guó)家中開(kāi)采條件最差、災(zāi)害最嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，對(duì)于國(guó)有重點(diǎn)煤礦，處在淺部開(kāi)采時(shí)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜或極其復(fù)雜的煤礦占36 %，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單的煤礦占23%，進(jìn)入深部開(kāi)采后，地質(zhì)構(gòu)造均朝復(fù)雜或極其復(fù)雜發(fā)展。
我國(guó)煤層瓦斯含量豐富，累計(jì)探明煤層氣地質(zhì)1023億m3，可采儲(chǔ)量約470億m3，埋深淺于2000 m的煤層氣資源量為361.8萬(wàn)億m3，居世界第三位。但我國(guó)高瓦斯礦井多，有重點(diǎn)煤礦70%以上是高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井，大部分為低透氣性煤層(滲透率 < 1 %)，平均在 0.002 ～16.17 % 。其中，滲透率小于 0.1% 的占35 %，01 1～11.0 mD的占 37 %，大于11 0 mD 的占28 %，大于10 mD的較少。
煤炭科學(xué)開(kāi)采勢(shì)在必行，瓦斯治理任務(wù)艱巨實(shí)踐證明，靠傳統(tǒng)的瓦斯綜合治理途徑、引進(jìn)技術(shù)和地面開(kāi)采煤層氣等方法都不能解決我國(guó)絕大部分礦區(qū)的瓦斯治理難題，特別是在類似兩淮礦區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件低滲透率煤層，根本就無(wú)法解決瓦斯治理難題，自然就遏制不了瓦斯事故的發(fā)生。必須依靠自主創(chuàng)新，走科學(xué)開(kāi)采的路子。淮南根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期探索研究及工程實(shí)踐，探索出了低透氣性高瓦斯煤層(群)煤層氣高效開(kāi)采與利用技術(shù)，初步建立了低透氣性煤層群無(wú)煤柱煤與瓦斯共采關(guān)鍵技術(shù)理論體系，該瓦斯治理理念和技 術(shù)在全國(guó)大部分礦區(qū)得到了推廣。
2.3.1 理念創(chuàng)新引領(lǐng)煤礦瓦斯綜合治理
安全與生產(chǎn)的矛盾可以統(tǒng)一于先進(jìn)生產(chǎn)力實(shí)踐證明，煤礦的安全與生產(chǎn)并不是一對(duì)不可調(diào)和的矛盾，在先進(jìn)生產(chǎn)力面前，保護(hù)生命和提高產(chǎn)量目的其實(shí)是可以同時(shí)達(dá)到的。事實(shí)上，治理瓦 斯的目的之一也就是要提高生產(chǎn)力水平?；茨辖ㄔO(shè) 新型能源基地的特征就是 “一先進(jìn)三保護(hù)”，即發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)力，保護(hù)生命，保護(hù)資源，保護(hù)環(huán)境，并實(shí)現(xiàn)“三個(gè)轉(zhuǎn)變”，即從勞動(dòng)密集型轉(zhuǎn)到技術(shù)密集型，從粗壯勞動(dòng)力轉(zhuǎn)到高素質(zhì)員工隊(duì)伍，從粗放管理轉(zhuǎn)到科學(xué)管理。
可保必保、應(yīng)抽盡抽。淮南礦區(qū)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期探索研究及工程實(shí)踐,得出首采卸壓層卸壓開(kāi)采、煤與瓦斯共采是對(duì)突出煤層進(jìn)行消突最有效、最可靠，也是最經(jīng)濟(jì)的方法的結(jié)論，認(rèn)為可保必保(具備條件的必須開(kāi)采首采卸壓層)，應(yīng)抽盡抽 (給足卸壓抽采時(shí)間和空間，實(shí)現(xiàn)瓦斯抽采最大化。在此前提下，基本上解決了低透氣性高瓦斯煤層(群)瓦斯高效開(kāi)采難題。
治理瓦斯，巖巷先行。事實(shí)證明，瓦斯治標(biāo)治本都離不開(kāi)打鉆。打鉆和巖巷作為安全生產(chǎn)技術(shù)的第一要?jiǎng)?wù)，為實(shí)現(xiàn)瓦斯治本，必須著力建設(shè)一流的打鉆和巖巷隊(duì)伍 、一流的打鉆和巖巷裝備、一流的打鉆和巖巷管理?；茨系V區(qū)現(xiàn)立足打大鉆、打長(zhǎng)鉆、打高技術(shù)鉆，用準(zhǔn)軍事化、專業(yè)化、精細(xì)化手段管理打鉆隊(duì)伍。淮南礦區(qū)現(xiàn)有8支專業(yè)化打鉆隊(duì)伍，共計(jì)1700人，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化打鉆隊(duì)伍“全覆蓋”。
瓦斯利用瓦斯是我國(guó)煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的主要災(zāi)害源，同時(shí)也是一種新型的潔凈能源和優(yōu)質(zhì)化工原料 。開(kāi)發(fā)利用瓦斯(煤層氣)，既可以充分利用地下資源，又可以改善礦井安全條件和提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)緩解常規(guī)油氣供應(yīng)緊張狀況，實(shí)施國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展 戰(zhàn)略，減少溫室氣體排放，保護(hù)環(huán)境等均具有十分 重要的意義。因此，煤礦瓦斯治理必須走“變抽放為抽采，煤與瓦斯共采，治理與利用并重”的路子。
2.3.2 技術(shù)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯共采的關(guān)鍵
煤與瓦斯共采必須依靠技術(shù)創(chuàng)新?；茨系V區(qū)開(kāi)展了大量研究，成功地解決了礦區(qū)瓦斯治理和安全開(kāi)采技術(shù)難題。應(yīng)用這些成果，連續(xù)12年避免了瓦斯爆炸事故，百萬(wàn)噸死亡率從4.1%降低到近5年0.1%左右的國(guó)際先進(jìn)水平，安全有了保障，企業(yè)得到發(fā)展，年產(chǎn)量從1000萬(wàn)t增加到6700萬(wàn)t?；茨系V區(qū)的煤與瓦斯共采主要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)包括如下幾個(gè)方面。
2.3.3 地質(zhì)保障技術(shù)是煤與瓦斯共采的基礎(chǔ)
目前淮南地質(zhì)保障技術(shù)的創(chuàng)新重點(diǎn)主要包括三維地震精細(xì)解釋(地面地質(zhì) “CT”) 、井下綜合物探 (井下地質(zhì)“CT”)、地測(cè)、防治水信息化及預(yù)警、地球化學(xué)識(shí)別(地質(zhì)“DN A ”) 、出水水源快速判別、瓦斯地質(zhì)等關(guān)鍵性技術(shù)。
2.3.4 卸壓開(kāi)采抽采瓦斯理論
淮南在解決低透氣性高瓦斯煤層安全開(kāi)采技術(shù)難題的過(guò)程中，打破傳統(tǒng)自上而下的煤層開(kāi)采程序，設(shè)計(jì)了制造煤體松動(dòng)卸壓的開(kāi)采方案，提出采取卸壓開(kāi)采增加煤層透氣性、抽采瓦斯的原理，變傳統(tǒng)瓦斯自然排放為集中抽采，實(shí)現(xiàn)卸壓開(kāi)采抽采瓦斯、煤與瓦斯共采的科學(xué)構(gòu)想，首采層開(kāi)采后，大量解吸瓦斯在抽采負(fù)壓作用下沿卸壓張裂隙徑向流動(dòng)的卸壓開(kāi)采抽采瓦斯原理圖?；诖耍鶕?jù)實(shí)驗(yàn)室模擬研究，提出了在煤層群中選擇安全可靠的煤層首先開(kāi)采，造成上下煤巖層膨脹變形、松動(dòng)卸壓，增加煤層透氣性，同時(shí)在被卸壓煤層頂?shù)装逶O(shè)計(jì)巷道、鉆孔抽采卸壓瓦斯的技術(shù)路線。同時(shí)利用數(shù)值模擬研究手段對(duì)淮南礦區(qū)卸壓開(kāi)采采場(chǎng)內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)深入研究，并發(fā)現(xiàn)了首采層開(kāi)采后頂板存在環(huán)形裂隙區(qū)、頂?shù)装灞恍秹好簩优蛎涀冃螀^(qū)的裂隙場(chǎng)分布及演化規(guī)律，以及瓦斯富集區(qū)分布及運(yùn)移規(guī)律。研究成果在百余個(gè)工作面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)，取得了巨大成功。
2.3.5 卸壓開(kāi)采抽采瓦斯、煤與瓦斯共采工程技術(shù)體系
盡管卸壓開(kāi)采抽采瓦斯技術(shù)在淮南礦區(qū)取得了成功，但該技術(shù)存在瓦斯抽采巷道、鉆孔工程量大等缺點(diǎn)，因此，在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了深入研究，2004年又提出了無(wú)煤柱煤與瓦斯共采的科學(xué)構(gòu)想，走采煤工作面無(wú)煤柱沿空留巷替代頂?shù)装逋咚钩椴蓭r巷、變傳統(tǒng) U 型通風(fēng)方式為“Y”型通風(fēng)方式、在留巷內(nèi)設(shè)計(jì)鉆孔連續(xù)抽采采空區(qū)瓦斯的技術(shù)路線 。
(1)首采煤層頂板瓦斯抽采技術(shù)。首采煤層工作面的瓦斯主要來(lái)源于本煤層、采空區(qū)和鄰近層的卸壓解吸瓦斯。根椐礦山巖層移動(dòng)理論，煤層在開(kāi)采過(guò)程中，頂?shù)装鍘r層冒落、移動(dòng)產(chǎn)生裂隙。由于瓦斯具有升浮移動(dòng)和滲流特性，來(lái)自于大面積的卸壓瓦斯沿裂隙通道匯集到裂隙充分發(fā)育區(qū)，在環(huán)形裂隙圈內(nèi)形成瓦斯積存庫(kù)。數(shù)值模擬研究表明首采層瓦斯富集區(qū)位于兩巷采空側(cè)上方(寬0～30 m ，高 8～25 m)的環(huán)形裂隙區(qū)、頂板破碎角50°對(duì)應(yīng)向上40～581.7 m 的豎向裂隙區(qū)。因此，把抽采鉆孔和巷道布置在環(huán)形裂隙圈內(nèi)，能夠獲得理想的抽采效果，從而避免采空區(qū)瓦斯大量涌入到回采空間?；茨系V區(qū)工程實(shí)踐表明，在裂隙區(qū)內(nèi)預(yù)先布置頂板巷道或 鉆孔抽采卸壓瓦斯，抽采率可達(dá) 60 %。 卸壓開(kāi)采抽采瓦斯、無(wú)煤柱煤與瓦斯共采理論研究 和工程實(shí)踐在淮南礦區(qū)取得成功，實(shí)現(xiàn)了卸壓層間距達(dá)50倍采高，突破了30倍采高的傳統(tǒng)理論，實(shí)現(xiàn)了無(wú)煤柱煤與瓦斯共采技術(shù)的重大突破。
(2)大間距上部煤層膨脹卸壓開(kāi)采頂板瓦斯抽采技術(shù)。
淮南礦區(qū)利用首采煤層的遠(yuǎn)程采動(dòng)卸壓和使頂 板卸壓煤巖層下沉變形破裂，使透氣性成千倍增加，在首采層開(kāi)采過(guò)程中，在頂板破裂彎曲下沉帶，首創(chuàng)“卸壓煤層底板巖巷和網(wǎng)格式上向穿層鉆 孔瓦斯抽采方法”，將頂板彎曲下沉帶卸壓煤層和底板臌起卸壓膨脹帶內(nèi)的解吸瓦斯，通過(guò)順層張裂隙匯集到網(wǎng)格式抽采鉆孔，進(jìn)行及時(shí)有效的抽采。
研究發(fā)現(xiàn)首采層卸壓開(kāi)采后，上向卸壓范圍為走向卸壓角80.18～84.17°，傾向卸壓角 83～85°，上向卸壓層間距達(dá) 10 ～150 m，采用在被卸壓煤層底板彎曲下沉帶預(yù)先布置巷道鉆孔抽采卸壓瓦斯的技術(shù)方法，抽采率達(dá) 65 %以上。
(3)煤層群多層開(kāi)采底板卸壓瓦斯抽采技術(shù)。
淮南礦區(qū) B8 ～B4 煤層屬于煤層群開(kāi)采，B8、B7 b、B7a不是突出危險(xiǎn)煤層，B6 和 B4 為突出危險(xiǎn)煤層 。因此，首先以非突出煤層B8 作為首采保護(hù)層，然后依次開(kāi)采非突的B7 b 、B7a 煤層，最后開(kāi)采受到上保護(hù)層采動(dòng)卸壓保護(hù)的 B6 、B4突出危險(xiǎn)煤層。當(dāng) B8采動(dòng)后，B7、B6 煤層處在膨脹裂隙帶內(nèi)，在此裂隙帶的底板巖層內(nèi)布置巷道和網(wǎng)格式穿層鉆孔實(shí)現(xiàn)多重高效瓦斯抽采。
研究發(fā)現(xiàn)多重卸壓開(kāi)采后，下向卸壓范圍為走向卸 壓角99.13～100.11°，傾向卸壓角102～110°，下向卸壓層間距達(dá)10～150 m，采用預(yù)先布置巷道和穿層鉆孔抽采卸壓瓦斯，瓦斯壓力由 31.6M Pa 降至0.2M Pa ，透氣性系數(shù)增大了570倍，抽采率達(dá)50 %以上 。
多重開(kāi)采上部煤層對(duì)下部煤層的卸壓效隨之增加，回風(fēng)流及頂板鉆孔或巷道內(nèi)的瓦斯?jié)舛纫查_(kāi)始下降，典型情況下降低 12～13個(gè)百分點(diǎn)。
（4）無(wú)煤柱煤與瓦斯共采技術(shù)
根據(jù)煤層群賦存條件，首采關(guān)鍵卸壓層，沿采空區(qū)邊緣沿空留巷實(shí)施無(wú)煤柱連續(xù)開(kāi)采，通過(guò)快速 機(jī)械化構(gòu)筑高強(qiáng)支撐體將回采巷道保留下來(lái)，沿空留巷與綜采工作面推進(jìn)同步進(jìn)行，在留巷內(nèi)布置上(下)向高(低)位鉆孔，抽采頂(底)板卸壓瓦 斯和采空區(qū)富集瓦斯，工作面埋管抽采防止采空區(qū)瓦斯向工作面大量涌出，以留巷替代多條巖巷抽采 卸壓瓦斯，可大大減少巖巷和鉆孔工程量，實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯安全高效共采。
(5)卸壓開(kāi)采裂隙發(fā)育區(qū)地面鉆孔管抽采瓦斯技術(shù)。
地面采空區(qū)鉆孔的設(shè)計(jì)目的在于在得到一個(gè)高效的地面采空區(qū)鉆孔抽采系統(tǒng)，該系統(tǒng)能更多地抽采高濃度的瓦斯，并使采空區(qū)自燃的風(fēng)險(xiǎn)最小。
2.4 采空區(qū)瓦斯抽采對(duì)減小回風(fēng)流及其它抽采方法
2.4.1 首采保護(hù)層采場(chǎng)內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)、裂隙場(chǎng)分布及演化規(guī)律。
淮南礦區(qū)無(wú)煤柱留巷卸壓開(kāi)采煤與瓦斯共采試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，首采層沿空留巷采場(chǎng)內(nèi)增壓區(qū)位于首采保護(hù)層工作面前方0～30m，應(yīng)力集中系數(shù)為2～3倍，采空區(qū)300～500 m以外為卸壓穩(wěn)定區(qū)，裂隙發(fā)展期為首采保護(hù)層工作面后方0 ～50m ，活躍期位于 50～500 m，衰減期為500 m以后且呈楔形偏向采空區(qū)發(fā)展。鉆孔驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)采面后50～300 m 、頂板向上 5～40 m環(huán)形豎向裂隙場(chǎng)內(nèi)瓦斯?jié)舛葹?0 %～40 %。
采空區(qū)頂板5～40 m，首采保護(hù)層工作面開(kāi)采后50 m瓦斯?jié)舛瘸^(guò)10 %、100 m 超過(guò)20 %、300 m達(dá)到40 %。這為布置抽采瓦斯鉆孔提供了依據(jù)。
2.4.2 首采層開(kāi)采后頂?shù)装逋咚垢患瘏^(qū)
研究發(fā)現(xiàn)首采層開(kāi)采后頂?shù)装宀煌瑢游淮嬖谥?個(gè)瓦斯富集區(qū)即上向被卸壓煤層解吸瓦斯富集區(qū)、豎向楔形瓦斯富集區(qū)、頂板環(huán)形瓦斯富集區(qū)和 下向被卸壓煤層解吸瓦斯富集區(qū)。
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)考察得到，1 #鉆孔抽采瓦斯?jié)舛?0 %～30%，單孔抽采流量1.2～11.3 m3/mi n，鉆孔有效抽采區(qū)域?yàn)榇怪泵簩禹敯逑蛏?.0～12.2倍采高(8.0～36.6m)，傾斜方向0～40 m，留巷內(nèi)鉆孔有效抽采長(zhǎng)度500～600m，遠(yuǎn)程上向卸壓煤層有效抽采瓦斯區(qū)，2 #、3 #鉆孔抽采瓦斯?jié)舛?0 %～95 %，單孔抽采流量1.25 ～11.50 m3/min，鉆場(chǎng)有效抽采卸壓瓦斯的走向長(zhǎng)度超過(guò)200m(約40d)，相當(dāng)于3倍的層間距，鉆孔有效抽采區(qū)域?yàn)樽筮吔切∮?5°，頂板方向發(fā)展高度超過(guò) 130 m。
4 #、5 # 鉆孔抽采瓦斯?jié)舛?5 %～100 % ，單孔抽采流量1.12～1.98 m3 / mi n，孔有效抽采區(qū)域?yàn)樽筮吔切∮?85°，底板方向發(fā)展深度達(dá)到 100 m。上向被卸壓煤層通過(guò)1 #、2 #、3 #鉆孔連續(xù)抽采(采煤工作面后方0 ～300 m，顧橋礦13-1煤層，實(shí)現(xiàn)單面日產(chǎn)氣 30946 m3，日產(chǎn)煤16426t，抽采率達(dá)72 % ，新莊孜礦B11b煤層瓦斯預(yù)抽率達(dá)72.14 %，下向被卸壓煤層 通過(guò)4 #、5#鉆孔連續(xù)抽采，新莊孜礦 B8 煤層瓦 斯預(yù)抽率達(dá)56 %。
2.4.3 無(wú)煤柱護(hù)巷圍巖控制關(guān)鍵技術(shù)
基于無(wú)煤柱留巷圍巖內(nèi)外層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性規(guī)律的研究，提出無(wú)煤柱留巷頂板抗剪切破壞的強(qiáng)化錨桿控制技術(shù)和輔助加強(qiáng)支護(hù)技術(shù)，構(gòu)建了所示的“三位一體”的留巷支護(hù)技術(shù)體系，即抗頂板剪切回轉(zhuǎn)的錨桿(注)主動(dòng)支護(hù)P1 、強(qiáng)采動(dòng)應(yīng)力影響期間的巷內(nèi)自移輔助加強(qiáng)支護(hù) P2和高承載性能的巷旁充填墻體支護(hù)P3。研制出了高承載性能機(jī)械化施工的巷旁充填支護(hù)技，能保證充填墻體緊隨工作面及時(shí)快速構(gòu)筑，滿足了綜采工作面日進(jìn)10 m、日產(chǎn)2萬(wàn)t的快速開(kāi)采要 ，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)900 m 深井護(hù)巷斷面 8～10 m2，長(zhǎng)度達(dá) 2900 m 的世界紀(jì)錄，是國(guó)外的2 ～3 倍，成本僅為歐洲的1/3，兼顧了采煤生產(chǎn)和充填平行作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了礦井的安全高效生產(chǎn)。
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果為上向被卸壓煤層瓦斯抽采率72 %以上，瓦斯壓力降至1.2～1.4 M Pa 以下，瓦斯抽采濃度達(dá)60 %～95 % 。
2.4.4 無(wú)煤柱(護(hù)巷)Y型通風(fēng)留巷鉆孔法抽采瓦斯關(guān)鍵技術(shù)
(1)首采層采空區(qū)留巷鉆孔法抽采瓦斯技術(shù)。
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果為抽采瓦斯?jié)舛?0%～40 %，首采層采空區(qū)瓦斯抽采率70 %以上，連續(xù)抽采最高達(dá)90 %。
(2)留巷鉆孔法上向鉆孔抽采卸壓煤層瓦斯技術(shù)。
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果為瓦 斯抽采濃度 85 %～100 % ，一層被卸壓煤層，瓦斯抽采率 46 %以上，多層開(kāi)采后可達(dá)70 %以上。
(3)淮南礦區(qū)應(yīng)用效果顯著。
首采保護(hù)層工作面瓦斯抽采濃度由60 %提高到70 %～90 %，抽采率由60 %提高到70 %以上，上下鄰近的被卸壓高瓦斯煤層瓦斯壓力降至 1.2～1.4 MPa 以下，瓦斯含量抽采至3～5 m3 / t以下，首次達(dá)到了上向150 m，下向 100 m的有效卸壓范圍，高濃度瓦斯作為資源抽采至地面直接利用，治理和利用成本降低了50 %以上。
2.4.5 井上下立體瓦斯抽采體系
目前，淮南礦區(qū)已形成了井上下立體的卸壓開(kāi)采抽采瓦斯、煤與瓦斯共采的工程技術(shù)新格局，實(shí)現(xiàn)了被卸壓煤層瓦斯含量、瓦斯壓力分別降低到國(guó)家規(guī)定的8 m3 / t 和 1. 74 M Pa以下。
(1)頂板走向鉆孔抽采技術(shù)。在采煤工作面上風(fēng)巷每隔 80 ～100 m向頂板施工一個(gè)鉆場(chǎng)，在鉆場(chǎng)內(nèi)施工6～10個(gè)鉆孔，終孔高度位于煤層頂板向上10～15 m，距工作面回風(fēng)巷的水平距離為5 ～20 m，扇形布置。頂板走向鉆孔抽采濃度一般在15 %～45 %之間，純量在5～18 m3 / mi n范圍。
(2) 穿層鉆孔預(yù)抽技術(shù)。在煤層底板開(kāi)拓或分組集中巖巷內(nèi)，沿走向每隔 25～30m施工一個(gè)鉆場(chǎng)，布置一組穿層鉆孔，鉆孔穿透煤層，孔底間距10～20 m，預(yù)抽 2～3 年。抽采濃度一般為 30 %～70 %，單孔純量為0.12～1 m3 / mi n 。該技術(shù)主要用于無(wú)保護(hù)層開(kāi)采的突出煤層消突 。
(3)穿層鉆孔抽采卸壓瓦斯技術(shù)。一般配合卸壓層開(kāi)采，施工穿層鉆孔攔截抽采被卸壓層卸壓瓦斯，終孔位置為進(jìn)入臨近被卸壓煤層頂板 15 m， 鉆孔間距為20～40m。抽采濃度一般為40 %～80 %，純量為20～30 m3/min ，最佳抽采范圍為隨卸壓層開(kāi)采推進(jìn)走向200～300 m。
(4)采空區(qū)埋管抽采技術(shù)。在工作面上風(fēng)巷單 獨(dú)敷設(shè)抽采管路進(jìn)行上隅角埋管抽采，埋管分為淺 埋 (3～5 m)和深埋 (20～40 m)兩種。上隅角充填垛采用編織袋裝填煤矸進(jìn)行充填，主要用于控制高瓦斯工作面上隅角瓦斯超限或積聚。
(5)頂板專用瓦斯抽采巷抽采技術(shù)。在開(kāi)采煤層頂板巖層或煤層中沿工作面走向方向施工頂板專用瓦斯抽采巷，層位處于采空區(qū)裂隙帶內(nèi)抽采高濃度瓦斯。一般用于瓦斯涌出量在30 ～70m3/ min 的工作面。
(6)回風(fēng)巷傾向鉆孔抽采技術(shù)。開(kāi)采下卸壓層 或工作面上臨近層瓦斯涌出量較大時(shí)可在回風(fēng)巷向頂板施工傾向鉆孔，抽采被卸壓層或臨近層瓦斯。鉆孔傾角 40～60°，終孔落在被卸壓層頂板或臨近煤層頂板。封孔深度超過(guò)冒落帶并且不低于20 m。
(7)地面鉆井抽采技術(shù)。開(kāi)采卸壓層時(shí)，采用地面鉆井抽采采動(dòng)區(qū)卸壓瓦斯。鉆井一般布置在工作面的中部，鉆井間距 300m左右，單井流量5～18 m3 / mi n ，濃度 50 %～95 % ，單井抽放純瓦斯可達(dá) 200 萬(wàn)m3以上。
采用地面鉆井抽采采空區(qū)瓦斯時(shí)，鉆井一般布 置在距工作面回風(fēng)巷30～50m 左右，鉆井間距120 m 左右，單井流量3～8 m3 / min，濃度 30 %和避免瓦斯事故的發(fā)生，促進(jìn)煤炭生產(chǎn)安全高效綠色開(kāi)采，實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
(8)順層鉆孔抽采技術(shù)。通常是在開(kāi)采煤層的機(jī)巷和風(fēng)巷時(shí)，沿煤層傾斜方向施工順層傾向鉆孔，也可由采區(qū)上山 、下山、工作面煤壁沿煤層走向施工水平鉆孔。順層長(zhǎng)鉆孔瓦斯抽采技術(shù)主要解決突出和本煤層瓦斯涌出量大等問(wèn)題。礦區(qū)試驗(yàn)順 層鉆孔深度已達(dá) 300 m。
盡管煤與瓦斯共采在淮南礦區(qū)取得了成功，并在全國(guó)開(kāi)始推廣應(yīng)用。但我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到，煤與瓦斯共采研究成果要在全國(guó)進(jìn)一步推廣，還有很多工作要做，需要對(duì)不同礦區(qū)、不同煤層地質(zhì)條 件的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究，使煤與瓦斯共采能夠適用于我國(guó)各類條件的煤礦，并在此基礎(chǔ)上使得瓦斯治理技術(shù)取得突破性進(jìn)展，杜絕瓦斯事故的發(fā)生。
3 淮南礦區(qū)煤層氣抽采技術(shù)
概述
淮南礦區(qū)地處安徽省淮北平原的南部, 東西延展70 km，南北寬25 km，面積1571 km2, 為我國(guó)高瓦斯礦區(qū)的典型代表，煤炭資源500億t，已探明儲(chǔ)量123億t，瓦斯儲(chǔ)量高達(dá)5928億m3，按年開(kāi)發(fā)煤層氣量10億m3，可持續(xù)發(fā)展50 年以上。煤田內(nèi)煤層氣含量總體是東高西低，以謝李深部為中心的東部區(qū)域煤層氣含量最高，西部的劉莊井田、謝橋井田煤層氣含量較低。淮南煤田煤層氣資源密度比較大，都在1.42億m3/km3以上，最大可達(dá)4.05億m3/km3。主采煤層C13_1和Bl1b 的煤層氣含量為12-15m3/t。全煤田有三個(gè)高煤層氣含量區(qū)：謝李區(qū)、潘集深部區(qū)、新集張集深部區(qū)。礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，探明3m 以上斷層2970 條。礦區(qū)開(kāi)采煤層8~ 15 層，多組高瓦斯煤層群開(kāi)采。煤層圍巖屬高應(yīng)力軟巖，水平應(yīng)力為垂直應(yīng)力的111~ 115倍，Ⅳ、Ⅴ類極易破碎型頂板占80%以上，巷道支護(hù)困難。礦區(qū)現(xiàn)有的15對(duì)生產(chǎn)礦井全部為煤與瓦斯突出礦井, 瓦斯涌出量達(dá)820 m3/min。與礦井瓦斯賦存有關(guān)的參數(shù)如表3-1?；茨系V區(qū)曾被認(rèn)為是瓦斯事故重災(zāi)區(qū)，采煤技術(shù)落后，生產(chǎn)效率低下, 礦區(qū)產(chǎn)量40 年來(lái)一直徘徊在800~ 1000萬(wàn)t/a。1997 年以前，礦區(qū)煤層氣抽采效果極差, 年均抽采量52.0萬(wàn)m3，礦井平均抽采率3% 。礦區(qū)在1987 ~ 1997 的10 年間，發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故5起，死亡293人。其中在1997年11月份的兩周時(shí)間內(nèi)發(fā)生2起特別重大瓦斯爆炸事故，死亡133人。
表3-1 煤礦煤層氣賦存參數(shù)表
名 稱
參數(shù)值
煤層氣含量
12~ 26 m3/ t
煤層埋藏深度
- 300~ - 1500 m
煤質(zhì)松軟
f = 0.2~ 0.8
煤層透氣性
K= 0. 0011m2/ (MPa2/d)
瓦斯壓力
Pmax= 6MPa
1998 年以來(lái)，礦區(qū)通過(guò)科研攻關(guān)，研究成功并推廣應(yīng)用煤與煤層氣共采技術(shù)。效果顯著?；茨系V區(qū)1997 年與2004 年對(duì)比顯示, 煤層氣抽采量由1000萬(wàn)m3 增加到115 億m3，煤層氣抽采率由5%提高到42%，煤炭產(chǎn)量由1000 萬(wàn)t 增加到3000萬(wàn)t。綜采工作面最高單產(chǎn)由60萬(wàn)t/a增加到310萬(wàn)t/a，掘進(jìn)單進(jìn)超1000m/ 月，達(dá)到全國(guó)同類條件最好水平。控制了重特大瓦斯爆炸事故。百萬(wàn)噸死亡率由15人降低到0.14人?；茨系V區(qū)在瓦斯控制方面所取得的成績(jī)主要得益于采用了先進(jìn)、高效的煤層氣抽采技術(shù)。
3.1采場(chǎng)瓦斯治理方法研究
3.1.1采空區(qū)瓦斯治理方法
采空區(qū)瓦斯賦存及運(yùn)移規(guī)律：采空區(qū)瓦斯來(lái)源于上、下鄰近層及遺煤析出的瓦斯，其涌出量通常占回風(fēng)瓦斯量的50% 左右。采空區(qū)瓦斯分布與漏風(fēng)流場(chǎng)的狀態(tài)關(guān)系密切。根據(jù)采空區(qū)流場(chǎng)分布規(guī)，采空區(qū)漏風(fēng)從工作面上部流出。由于瓦斯的比重只有空氣的0.554倍，在低雷諾數(shù)的線性層流區(qū)瓦斯氣體顯現(xiàn)上浮特性，特別是深部采空區(qū)高濃度瓦斯向工作面上隅角運(yùn)移時(shí)，這種上浮特性較為顯著。在冒落帶下部距工作面15 m以內(nèi)的區(qū)域，采空區(qū)漏風(fēng)符合大雷諾數(shù)的非線性滲流規(guī)律，瓦斯一旦與空氣混合，便在空氣中均勻分布。在冒落帶上部及離煤壁較遠(yuǎn)的壓實(shí)區(qū)，漏風(fēng)風(fēng)速很小，由于體積力的作用，瓦斯氣體存在上浮分層現(xiàn)象容易積存高濃度瓦斯。圖3-1-1為實(shí)測(cè)潘一礦2312(3)采面采空區(qū)瓦斯分布情況，其中距工作面15 m以遠(yuǎn)瓦斯?jié)舛瘸尸F(xiàn)分層現(xiàn)象。由此看出，采空區(qū)上部積存的瓦斯?jié)舛容^高，并且在向工作面上部運(yùn)移的過(guò)程中，瓦斯氣體隨著漏風(fēng)風(fēng)速的降低邊運(yùn)移邊上浮，當(dāng)上隅角處理不善而存在渦流區(qū)時(shí)，就會(huì)造成瓦斯積聚，回風(fēng)流瓦斯超限，嚴(yán)重威脅礦井安全生產(chǎn)。
在負(fù)壓U型通風(fēng)條件下，采空區(qū)漏風(fēng)流場(chǎng)范圍內(nèi)的積存瓦斯均要通過(guò)巖體空隙涌向工作面。涌入量的大小取決于漏風(fēng)壓力和巖體的滲透率，即巖體的間隙及連通情況。因而治理采空區(qū)瓦斯的主要手段是切斷涌入瓦斯源和改變漏風(fēng)分布狀況，減小瓦斯向采面的涌入量。
圖3-1-1 2312 ( 3) 采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植?
3.1.2頂板走向鉆孔抽放技術(shù)
頂板走向鉆孔抽放技術(shù)能夠通過(guò)抽放切斷上鄰近層瓦斯涌向工作面的通道，同時(shí)，對(duì)采空區(qū)下部賦存的瓦斯起到拉動(dòng)作用，減少采空區(qū)瓦斯向工作面的涌入量，鉆孔布置如圖3-1-2 所示。其原理是在采空區(qū)流場(chǎng)上部增加匯點(diǎn)。使瓦斯通過(guò)匯點(diǎn)流出。
圖3-1-2 頂板走向鉆孔平面布置示意
(1)鉆孔施工層位。施工層位的選擇是這種方法抽放效果好壞的決定因素。礦壓研究表明，采場(chǎng)上覆巖層隨著工作面的推進(jìn)存在“三帶”和“三區(qū)”。沿工作面推進(jìn)方向，裂隙帶巖層分為煤壁支撐影響區(qū)、離層區(qū)和重新壓實(shí)區(qū)。在豎直方向，采場(chǎng)上覆巖層分為冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶。冒落帶巖石的松散系數(shù)一般為1.3~ 1.5，經(jīng)過(guò)重新壓實(shí)后，碎脹系數(shù)可降到1.03左右。裂隙帶由于斷裂的巖塊排列比較整齊，因此碎脹系數(shù)較小。受采動(dòng)的影響，煤壁支撐影響區(qū)域的巖層水平移動(dòng)比較劇烈。垂直移動(dòng)則很微小。離層區(qū)垂直位移增大，并且下部位移速度快，重新壓實(shí)區(qū)巖層受已冒落巖石的支撐，其下部巖體位移速度變小，巖層活動(dòng)趨于緩和。因此，裂隙帶的離層區(qū)和冒落帶的巖體之間空隙較大，連通性好。頂板抽放要求瓦斯?jié)舛雀?，并要滿足一定的抽放流量，即抽放口附近的裂隙要有良好的瓦斯通道。因此，抽放位置不能太高，高處雖然瓦斯?jié)舛雀?，但由于裂隙不夠發(fā)育，裂隙之間的連通性不好，很難抽到大量瓦斯。而在采空區(qū)低處一方面瓦斯?jié)舛容^低，另一方面因?yàn)閹r石松散度大，抽放的影響范圍小，不能有效切斷鄰近層瓦斯涌入回采空間。根據(jù)對(duì)采場(chǎng)上覆巖層活動(dòng)規(guī)律的分析，離層區(qū)下部和冒落帶上部的巖石裂隙連通性好，是頂板抽放的最優(yōu)區(qū)域。據(jù)測(cè)定，當(dāng)上覆中硬巖層時(shí)，緩傾斜煤層冒落帶高度為采高的3~ 4 倍，當(dāng)上覆巖層為軟巖時(shí)，冒落帶高度是采高的1~ 2倍?；茨系V區(qū)除綜放面外，其它長(zhǎng)壁工作面采高均為2~ 3 m，采空區(qū)冒落帶高度為4~ 12 m?；茨系V區(qū)頂板走向鉆孔的終孔位置距煤層頂板法向距離不大于20 m。每個(gè)鉆場(chǎng)施工鉆孔5~ 9 個(gè)，鉆孔長(zhǎng)度100~ 150 m, 鉆孔控制范圍距上風(fēng)巷水平距離20 m。從圖3-1-3 可以看出，濃度最高點(diǎn)的瓦斯流量不是最大值，因此需要通過(guò)抽放負(fù)壓、濃度、流量等抽放參數(shù)綜合考慮抽放口的層位?；茨系V區(qū)抽放效果最佳的鉆孔層位在煤層頂板向上3~ 13 m。
圖3-2-3 5111C13 頂板走向鉆孔層位與抽放效果之間的關(guān)系
在潘三礦1552(3)采面對(duì)風(fēng)量與瓦斯量的關(guān)系進(jìn)行了考察。在沒(méi)有進(jìn)行抽放的條件下，當(dāng)風(fēng)量為1500m3/ min時(shí)，采空區(qū)瓦斯涌出量占35%，當(dāng)風(fēng)量增加到1600 m3/min 時(shí)，采空區(qū)瓦斯涌出量占43%，說(shuō)明風(fēng)量越大，采空區(qū)漏風(fēng)越多，相應(yīng)帶出的瓦斯量也越大。由表3-2-1中1552(3)的數(shù)據(jù)表明,實(shí)施抽放后當(dāng)風(fēng)量增大時(shí)，瓦斯絕對(duì)量反而下降,說(shuō)明頂板走向鉆孔的抽放作用對(duì)采空區(qū)中底部賦存瓦斯的拉動(dòng)效應(yīng)明顯，即部分瓦斯向上通過(guò)頂板裂隙涌向頂板走向鉆孔，從而降低了采空區(qū)瓦斯涌出量。
(2)鉆場(chǎng)接替。使用頂板走向鉆孔抽放，其技術(shù)關(guān)鍵是鉆場(chǎng)接替。在此期間，存在抽放效果較差而導(dǎo)致采空區(qū)瓦斯大量涌出的情況，即前一個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)的鉆孔由于采動(dòng)裂隙的影響而失去抽放能力，后一鉆場(chǎng)內(nèi)的鉆孔由于鉆孔的終孔位置較高而抽放效果不好，從而導(dǎo)致采空區(qū)大量瓦斯涌出，因此必須解決鉆孔有效壓茬問(wèn)題。由于離層區(qū)巖石斷裂的極限位置滯后工作面4~ 8 m，淮南礦區(qū)老頂周期來(lái)壓步距為20 m，因此，鉆孔壓茬距離的理論值應(yīng)是24m~ 28 m?？紤]到施工中的誤差，當(dāng)鉆孔壓茬距離，即后一鉆場(chǎng)的鉆孔超過(guò)前一鉆場(chǎng)的距離達(dá)到30 m 時(shí)，就能夠解決鉆場(chǎng)接替問(wèn)題。在現(xiàn)場(chǎng)的考察結(jié)果證明了這一點(diǎn)。潘三礦1761 (3) 綜采面瓦斯涌出總量在30m3/ min以上，回采期間出現(xiàn)了CO等自然發(fā)火征兆。采用頂板走向鉆孔( 每個(gè)鉆場(chǎng)布置9 個(gè)鉆孔)和3 臺(tái)移動(dòng)泵聯(lián)合抽放，抽放純瓦斯量21 m3/min，并且使前后鉆場(chǎng)鉆孔有效壓茬長(zhǎng)度保持在25~ 30 m，成功地解決了鉆場(chǎng)接替期間的瓦斯超限問(wèn)題, 使得該面月推進(jìn)度在100 m以上，均日產(chǎn)2500~ 3000 t，最高日產(chǎn)4 500 t，同時(shí)消除了自然發(fā)火的威脅, 現(xiàn)已安全收尾。到目前為止，淮南礦區(qū)有19 個(gè)高瓦斯采煤工作面采用了頂板走向鉆孔抽放技術(shù)，取得了較好的安全和經(jīng)濟(jì)效益, 如表3-2所示。
表3-2 頂板走向鉆孔抽放效果統(tǒng)計(jì)表
3.1.3高抽巷抽放技術(shù)
高抽巷抽放是在煤層頂板沿走向施工抽放巷道，通過(guò)采后產(chǎn)生的裂隙抽放采空區(qū)上部積存的瓦斯。高抽巷的層位選擇與頂板走向鉆孔基本原理一致，既要保證瓦斯?jié)舛龋謶?yīng)有足夠流量的瓦斯涌入。從經(jīng)驗(yàn)上看，陽(yáng)泉局在煤層傾角5~ 10b的條件下，將高抽巷布置在工作面上方1/3的頂板巖層裂隙帶上拱部，盤(pán)江局在煤層傾角25b的條件下，將高抽巷布置在工作面上方1/5處比上風(fēng)巷高10m層位，均取得了較好效果。根據(jù)淮南礦區(qū)的實(shí)際，將高抽巷布置在距煤層頂板法距10~ 14m，距上風(fēng)巷水平距離20m的裂隙帶下部，斷面3~4m2，抽放效果如圖3-1-3 所示，圖中縱坐標(biāo)為瓦斯流量，橫坐標(biāo)為工作面距高抽巷末端的距離，0點(diǎn)設(shè)在高抽巷末端。高抽巷的抽放量與老頂周期來(lái)壓關(guān)系密切,由于離層區(qū)巖體的斷裂會(huì)對(duì)采空區(qū)上部流場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，增大瓦斯涌入量，因而周期來(lái)壓期間抽放流量增大幅度明顯。
圖3-1-3 高抽巷抽放量與工作面推進(jìn)長(zhǎng)度之間的關(guān)系
3.2 采動(dòng)煤巖移動(dòng)卸壓抽采煤層氣技術(shù)
3.2.1 開(kāi)采煤層頂板抽采煤層氣技術(shù)
理論研究、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果證實(shí)，在淮南礦區(qū)煤層和頂板條件下，采場(chǎng)煤層氣富集區(qū)位于煤層頂板垂直向上8~ 25m，回風(fēng)巷向下0~ 30m的環(huán)形裂隙圈內(nèi)，如圖3-2-1所示。因此，開(kāi)采煤層頂板抽采的基本方法是在煤層頂板施工鉆孔或巷道，利用抽采泵的動(dòng)力抽采采場(chǎng)煤層氣富集區(qū)的煤層氣，切斷上鄰近層煤層氣涌向工作面的通道，對(duì)采空區(qū)下部的煤層氣起到拉動(dòng)作用，減少工作面瓦斯涌出，控制上隅角煤層氣積聚。頂板鉆孔或巷道的布置必須位于開(kāi)采煤層頂板煤層氣富集區(qū)，抽采動(dòng)力和管路要滿足抽采流量的要求。在達(dá)到技術(shù)要求的條件下，一條頂板抽采巷道可抽采煤層氣30 m3/min，采煤工作面煤層氣抽采率達(dá)到70%。對(duì)于頂板鉆孔、孔口負(fù)壓、鉆孔數(shù)量和抽采煤層氣量之間的最佳匹配關(guān)系是: 每個(gè)鉆場(chǎng)布置8個(gè)鉆孔，鉆場(chǎng)間距100 m，鉆孔長(zhǎng)度120 m，抽采負(fù)壓16~ 20 kPa。
圖3-2-1 頂板裂隙區(qū)數(shù)值模擬結(jié)果
3.2.2 開(kāi)采保護(hù)層卸壓增透抽采煤層氣技術(shù)
開(kāi)采保護(hù)層是增加被保護(hù)煤層透氣性的有效手段。在淮南礦區(qū)的煤層賦存條件下。通過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。研究成功開(kāi)采遠(yuǎn)距離煤層上向卸壓、開(kāi)采近距離煤層下向多重卸壓和開(kāi)采急傾斜煤層平行卸壓等一系列卸壓增透技術(shù)。通過(guò)施工穿層鉆孔抽采卸壓煤層氣。消除了煤層發(fā)生突出的危險(xiǎn)性，降低了煤層的煤層氣含量。
在層間距近70 m，相對(duì)層間距(層間距與開(kāi)采煤層采高之比)35倍的條件下，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察,得出了卸壓煤層遠(yuǎn)程卸壓及煤層氣抽采相關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律。首次觀測(cè)到被保護(hù)煤層的透氣性增大2880倍，發(fā)現(xiàn)了卸壓煤層氣流動(dòng)存在活躍期，應(yīng)在卸壓煤層氣流動(dòng)活躍期盡可能多抽采卸壓煤層氣。鉆孔煤層氣抽采量隨時(shí)間的變化如圖3-2-2所示，從圖中可明顯的看出煤層應(yīng)力變化規(guī)律與卸壓煤層氣流動(dòng)之間的關(guān)系。前20天為煤層卸壓應(yīng)力活動(dòng)加劇期，煤層氣抽采量增加，第20 天至80 天為卸壓應(yīng)力活動(dòng)穩(wěn)定期，透氣性系數(shù)達(dá)到最大，煤層氣抽采量相對(duì)穩(wěn)定，平均單孔抽采量在110 m3/min以上，第80天以后煤層逐漸開(kāi)始?jí)簩?shí), 透氣性系數(shù)下降，煤層氣抽采量呈負(fù)指數(shù)規(guī)律下降。
圖3-2-2 鉆孔煤層氣抽采量隨時(shí)間的變化曲線
當(dāng)多重開(kāi)采上部煤層時(shí)，下部的煤層經(jīng)過(guò)多次卸壓(盡管卸壓并不一定充分)，煤層氣得到多次釋放，煤層的殘余瓦斯壓力將比開(kāi)采單一上部煤層時(shí)的常規(guī)情況要低。實(shí)際考察，即在與B4 煤層距離分別是6213 m、52158 m、3713 m 的B8、B7、B6等上部煤層開(kāi)采后，B4煤層的殘余瓦斯壓力實(shí)際值為012 MPa，比單一開(kāi)采保護(hù)層卸壓計(jì)算出的01554MPa 低了很多。相應(yīng)地，理論計(jì)算的B6 煤層開(kāi)采后B4 煤層鉆孔煤層氣流量增大的倍數(shù)將是2314倍，而實(shí)際是平均5015倍。證明多重開(kāi)采上部煤層比開(kāi)采單一煤層卸壓效果更好。
3.2.3 地面鉆井抽采采動(dòng)影響區(qū)域煤層氣技術(shù)
地面鉆井的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示，利用下部煤層采動(dòng)卸壓增加上部煤層的透氣性，通過(guò)地面鉆井抽采采動(dòng)影響區(qū)域煤層煤層氣。鉆井深度為650 ~680.3 m，工作管直徑U17718 mm, 目標(biāo)煤層厚度7.9~10.5 m, 抽采動(dòng)力為2BE1- 505/ 710 水環(huán)式真空泵。
現(xiàn)場(chǎng)考察結(jié)果表明, 地面鉆井單井抽采煤層氣量最高達(dá)22190 m3/ d，平均14943 m3/ d。抽采煤層氣濃度達(dá)到95%，單井年抽采煤層氣量300萬(wàn)m3。在采動(dòng)影響區(qū)域，地面鉆井單井抽采半徑達(dá)2.1 m。地面鉆井可有效抽采采動(dòng)影響區(qū)域的煤層氣，也可作為采空區(qū)抽采井。
(1)地面鉆孔設(shè)計(jì)：地面采空區(qū)鉆孔的設(shè)計(jì)目的在于得到一個(gè)高效的地面采空區(qū)鉆孔抽采系統(tǒng)，該系統(tǒng)能更多地抽采高濃度的瓦斯，并使采空區(qū)自燃的風(fēng)最小。這需要依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)地面鉆孔進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)鉆孔進(jìn)行精心施工和優(yōu)化處理。地面鉆孔結(jié)構(gòu)如圖3-2-3所示。為了達(dá)到較好的抽采效果，地面鉆孔的設(shè)計(jì)應(yīng)符合如下要求：a依據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，采空區(qū)鉆孔需布置在已發(fā)生卸壓(提高透氣性)且瓦斯豐富的區(qū)域，從而能從卸壓覆巖中截獲更多釋放的瓦斯，并使抽采率達(dá)到70%以上；b需要合理控制地面鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯的流量和負(fù)壓，以得到一個(gè)穩(wěn)定的流量和濃度，并且使得回采工作面進(jìn)入采空區(qū)的氧氣量最小，從而降低工作面自然發(fā)火的危險(xiǎn)；c鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)表土層厚284m, 鉆孔總計(jì)深度為680.3m，其中，地表到基巖(堅(jiān)硬巖層止)深324 m，采用Φ349 mm鉆頭鉆進(jìn)，Φ299 mm×10 mm 套管, 并注水泥砂漿固井, 以防第四紀(jì)含水層的水、砂涌入井下; 基巖段用Φ241mm 鉆頭鉆進(jìn)到13- 1煤層頂板以上40 m ( 15煤以上5 m) 為止, 下Φ17718mm×10 mm 的套管至地面，并注水泥砂漿固井，再往下改用×15214 mm 鉆頭鉆進(jìn), 穿過(guò)13- 1煤到11- 2煤層頂板以上5~ 8 m止，此段下Φ13917mm×10mm的篩管，不固井。其目的：1）防止13- 1煤層受采動(dòng)后塌孔；2）使13- 1，13- 2，12，15煤層卸壓瓦斯和11- 2煤采空區(qū)瓦斯均具備通過(guò)管道周邊間隙和篩管孔進(jìn)入鉆孔，以此達(dá)到全層同時(shí)預(yù)抽目的；3）由于篩管周邊間隙存在，使篩管與周邊巖層脫離接觸，減輕巖移對(duì)篩管的影響。終孔改用Φ91 mm 鉆頭鉆到11- 2煤層底板，并用木柱塞實(shí)，其設(shè)計(jì)構(gòu)想：在11- 2回采面過(guò)鉆孔時(shí)，防止鉆孔內(nèi)的積水突然涌入工作面，檢查鉆孔偏斜程度。
圖3-2-3 地面鉆井結(jié)構(gòu)示意圖
(2)地面鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯技術(shù)效果。通過(guò)對(duì)地面采空區(qū)瓦斯抽采數(shù)據(jù)資料的分析，可以看出，采空區(qū)瓦斯抽采對(duì)減小回風(fēng)流及其它抽采方法(如頂板鉆孔、上隅角抽采管道)的瓦斯?jié)舛扔泻艽笥绊?盡管在鉆孔工作的早期階段并不明顯，但隨著工作面離開(kāi)鉆孔位置，鉆孔的瓦斯流量和濃度都隨之增加，回風(fēng)流及頂板鉆孔或巷道內(nèi)的瓦斯?jié)舛纫查_(kāi)始下降，典型情況下降低0.2% ~ 0.3%?？梢灶A(yù)期,采空區(qū)地面鉆孔的應(yīng)用,將減輕工作面回風(fēng)流或減少井下其它抽采方法，且可以取得較好的效果.現(xiàn)場(chǎng)考察結(jié)果表明,地面鉆孔單孔抽采瓦斯最高達(dá)22190m3/d，平均14943m3/d。單孔年抽采瓦斯300萬(wàn)m3。在采動(dòng)影響區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了單孔瓦斯?jié)舛?0% ~ 95%，瓦斯抽采率64.71%，單井年抽采300 ~1100萬(wàn)m3，抽采半徑229~ 810m。地面鉆孔可有效抽采采動(dòng)影響區(qū)域的瓦斯，也可作為采空區(qū)抽采孔。
3.3 強(qiáng)化抽采煤層氣技術(shù)
3.3.1 區(qū)域煤層鉆孔抽采煤層氣技術(shù)
區(qū)域煤層鉆孔包括順層平行鉆孔、順層交叉鉆孔和穿層鉆孔三類。在淮南礦區(qū)煤層條件下，順層鉆孔的布孔間距為3~ 5 m，穿層鉆孔的煤孔間距為7.5 m。通過(guò)研究排渣工藝，優(yōu)選鉆機(jī)類型，優(yōu)化鉆進(jìn)工藝，淮南礦區(qū)松軟煤層嚴(yán)重突出區(qū)域順層鉆孔成孔深度達(dá)到118 m，傾斜煤層下向鉆孔成孔深度普遍超過(guò)60 m。
經(jīng)過(guò)3月以上的抽采，淮南礦區(qū)采用區(qū)域煤層鉆孔的預(yù)抽率達(dá)到20%，顯著降低了煤壁和采落煤炭的瓦斯涌出量。2000年以來(lái)，淮南礦區(qū)有12個(gè)塊段采用區(qū)域煤層鉆孔強(qiáng)化抽采消除了突出危險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了突出煤層放頂煤回采。
3.3.2 邊抽邊掘技術(shù)
在掘進(jìn)巷道兩幫分別施工鉆場(chǎng)，從鉆場(chǎng)內(nèi)施工沿掘進(jìn)方向的長(zhǎng)鉆孔抽采煤層氣，同時(shí)，在掘進(jìn)迎頭施工短鉆孔抽采。據(jù)測(cè)定, 迎頭鉆孔在16 h 內(nèi)所抽出的煤層氣量約占最大可抽出量的80%。因此，迎頭鉆孔的抽采煤層氣時(shí)間確定為16 h，鉆孔的數(shù)目為每平方米斷面不少于2個(gè)鉆孔，并保持5m以上
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