摘要
矿井瓦斯治理中，采用底板岩巷穿层钻孔进行预抽、边采边抽、采空区瓦斯抽采，即所谓的“一孔多用”是学术界积极探索的课题。焦作矿区是我国煤与瓦斯突出灾害最严重的矿区之一，因煤层受L8灰岩突水威胁，底板岩巷布置在距离煤层较近层位，导致穿层钻孔稳定性受采动影响较大，当利用穿层钻孔进行预抽、边采边抽结束后，接续进行采空区瓦斯抽采的效果不佳。因此，焦作矿区各突出矿井普遍布置高抽巷进行工作面采空区瓦斯抽采，这种瓦斯治理方式存在底板岩巷穿层钻孔利用率低、采空区瓦斯治理成本高的缺点。基于此，本文展开古汉山矿底板岩巷“一孔多用”型穿层钻孔治理采空区瓦斯条件研究，旨在提高古汉山矿底板岩巷穿层钻孔利用率、降低采空区瓦斯治理成本，为采空区瓦斯治理提供新思路。 以焦作古汉山矿1604工作面为研究对象，分析了该矿瓦斯治理措施经济性的不足；采用数值模拟与现场实测的方法，探索得到了1604工作面采空区瓦斯治理需要达到的效果；采用数值模拟的方法，模拟得到了底板岩巷“一孔多用”型穿层钻孔治理采空区瓦斯的条件；采用现场试验的方法，分析了底板岩巷“一孔多用”型穿层钻孔治理采空区瓦斯的效果及影响因素；最后针对古汉山矿的地质条件，提出了采用“一孔多用”型穿层钻孔治理采空区的建议，主要取得如下结论： （1）古汉山矿施工大量底板岩巷穿层钻孔且仅用于预抽，工程量大、利用率低，采用高抽巷治理采空区瓦斯与河南省“三个取消，三个加强”中“取消高抽巷抽采”瓦斯治理理念不符，因此，将底板岩巷穿层钻孔作为“一孔多用”型钻孔用于治理采空区瓦斯，可弥补所述瓦斯治理措施的缺陷。 （2）古汉山矿1604工作面采空区瓦斯治理达标要求是瓦斯抽采纯量达到8m3/min。利用中间底抽巷穿层钻孔抽采采空区瓦斯最为合适，1604中间底抽巷穿层钻孔每组21个。根据“一孔多用”型钻孔抽采采空区瓦斯的模拟结果，在抽采负压为10kPa、钻孔组数为6时，抽采量为7.80m3/min，可达到抽采要求；当抽采负压为12kPa时、钻孔组数为4时，抽采量为7.66m3/min，可达到抽采要求；当抽采负压为14kPa时，钻孔组数为4时，抽采量为8.07m3/min，可达到抽采要求。 （3）利用“一孔多用”型穿层钻孔抽采采空区瓦斯时存在抽采高效区，在1604工作面中间底抽巷展开现场试验，在抽采负压为10kPa、钻孔组数为6的试验条件下，当6组钻孔分布在距离工作面-20~-40m范围内时，钻孔抽采纯量和浓度最高，抽采效果最好，但抽采量仍不足以达到采空区瓦斯治理要求，总体抽采效果不佳。分析1604工作面利用“一孔多用”型穿层钻孔治理采空区瓦斯效果不佳的原因包括：①底板围岩破坏；②钻孔气密性不佳；③高抽巷抽采影响；④钻孔抽采量不足。 （4）古汉山矿因底板岩巷层位受限，“一孔多用”型穿层钻孔抽采采空区瓦斯功能受到制约，建议采取以下措施：①优化钻孔布置。这时钻孔发挥的是抽采作用，具体做法是开孔时改变钻孔仰角，使钻孔呈一定角度向切眼方向钻进，使钻孔受采动影响的时间滞后，钻孔在未受到采动影响时便可抽采采空区瓦斯，适宜在未进行预抽钻孔布置的工作面采取此措施；②底抽巷密闭抽采采空区瓦斯。这时钻孔的作用是增加岩层透气性、创造瓦斯流动通道，能采用这种抽采方式的原因在于，底板岩巷距离煤层较近，瓦斯运移路径短，底板岩巷处于底板塑性破坏区范围内，裂隙发育，钻孔的存在使得瓦斯更易流动。
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