中煤新集二矿 安徽淮南 8669537
摘要：煤层开采后，覆岩的裂隙及离层的分布状态，将对瓦斯的流动产生非常大的影响，离层裂隙是瓦斯积聚的空间，也是瓦斯流动的通道。离层裂隙层位最基本的考察项目就是该离层内瓦斯浓度的变化，裂隙的层位高低直接影响着钻孔抽采瓦斯的效果，主要取决于距开采层的高度、开采层的厚度以及岩层的极限拉伸变形值及推进度等因素。
关键词：钻孔；层位；研究
根据矿山压力理论，随着工作面向前推进,在工作面周围将形成一个采动压力场,采动压力场及其影响范围在垂直方向上形成3个带,由下向上分别为冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。在水平方向上形成3个区,沿工作面推进方向分别为重新压实区、离层区和煤壁支撑影响区,随着工作面的向前推进,采动压力场是随时空变化的。这个采动压力场中形成的大量裂隙,为瓦斯在采空区上覆岩层中的运移和存储提供了通道和空间,为顶板走向钻孔的随采随抽提供了条件。工作面回采落煤释放出的瓦斯大都随工作面回风排出，1上煤层底板中有一邻近层,1煤层平均厚度为3.4m,煤层开采后底板的破坏范围内，由于邻近层距开采层1上煤层很近,在工作面的采动影响下,1煤相对应区域的可解吸瓦斯进入工作面的采空区。采空区瓦斯在自身浮力的作用下,进入采空区上覆岩层的裂隙中，顶板走向钻孔的有效抽采段位于采空区的顶板岩层中。因此,顶板走向钻孔抽采的瓦斯主要来源于1煤邻近层瓦斯和少量采空区遗煤瓦斯。
根据已回采的210106工作面小高位钻场内钻孔的抽采情况，对1煤回采期间高位钻孔抽采情况进行初步分析研究，从而确定1煤走向钻孔布置层位。
1工作面地质概况
1.1工作面概况
新集二矿1煤层210106工作面位于二水平2101采区，工作面标高-616.7～-566.3m，210106工作面井下位置与回采范围：本工作面西起2101采区轨道上山，设计向东施工至1上煤层阜凤下夹片断层或寿县老人仓断层80m防水煤柱线，北到1上煤层-620m底板等高线（在1上煤缺失段到1煤-610m底板等高线），南至1上煤层-570m底板等高线；上距4-1煤层平均约85.2m，下距太原组一灰平均约18.6m。210106工作面上部已施工巷道有-550m东翼总回风巷，-550m东翼总回风巷距本工作面最小高差为100m左右；210106工作面北部已施工210108工作面（回采中），两工作面净垛约4.8m（平）；南部为1煤组未动用区。工作面走向长度1020m，倾向155m。
1.2工作面煤层情况
210106工作面1煤层分为1上煤和1煤，1上煤层平均厚度3.8m，1煤平均厚度3.4m，煤层结构简单，煤层倾角平均9°。
1上煤：黑色、块状～片状，内生裂隙较发育，局部裂隙充填黄铁矿膜，弱玻璃光泽，以亮煤为主、暗煤次之，少量镜煤，属半亮型煤。一般煤层倾角在1～16°，平均8°，局部受地质构造和冲刷影响倾角大于20°，煤层坚固性系数f=0.78～1.43，局部较小。1上煤厚度0～6.0m，可采段平均4.2m，煤层结构较简单，受冲刷影响，1上煤局部尖灭，可采范围内煤层厚度变化不大。上距4-2煤76.30～96.20m，平均85.2m。顶板岩性主要为巨厚层状砂岩或石英砂岩，少为砂质泥岩，伪顶一般不发育。
1煤：黑色、碎块状～粒状为主，块状次之，内生裂隙较发育，局部裂隙充填黄铁矿膜，弱玻璃光泽，以亮煤为主、暗煤次之，少量镜煤，属半亮型煤。一般煤层倾角在1～16°，平均8°，局部受地质构造和冲刷影响倾角大于20°，煤层坚固性系数f=0.78～1.43，局部较小。工作面内1煤层厚度基本稳定，厚度0.1～5.9m，平均3.9m，回采段平均3.4m。上距1上煤0～2.2m，平均1.1m左右，煤层厚度变化小，受原始沉积和冲刷影响，该工作面仅在06勘探线东西两侧各70m范围内变薄。结构较简单，属全区主要可采稳定煤层。
1.3工作面顶、底板及地质情况
1上煤层直接顶为中~细砂岩，平均厚度1.25m，灰-灰黑色，泥质结构，块状构造，裂隙发育，偶可见植物化石碎片；老顶为砂质泥岩和粉砂岩，平均厚度37.1m，呈呈灰～灰白色，中厚层状，夹细砂岩及菱铁质条带，砂质成分，中细粒结构，分选磨圆度较好，以长石、石英为主，见少量云母片，透镜状层理，均匀层理，裂隙发育，裂隙充填黄铁矿、方解石。
1煤层直接底为泥岩和砂质泥岩，平均厚度1.1m，深灰、灰黑色，泥质结构，局部含砂质，含植物根茎化石、白云母片，波状层理，断口平坦；老底为砂泥岩互层或泥岩，平均厚度17.3m，呈浅～深灰色，薄层状，泥质、砂质成分，水平层理、波状层理，含白云母片、黑云母片，具生物扰动构造，断口平坦。
2顶板走向钻孔瓦斯抽采工艺
在垂向上钻孔终孔一般布置在冒落带顶部和裂隙带下部区域.在工作面采动作用下,上覆岩层冒落,形成裂隙.在孔口负压和瓦斯浮力的作用下,大量采空区瓦斯进入顶板裂隙中,并沿顶板走向钻孔进入矿井抽采管网。
高抽巷未施工到位区域内：每隔60m（中-中）施工一个钻场，共施工5个钻场。在钻场内施工12个钻孔，控制到风巷以北平距30m，煤层顶板30-60m范围内。每个钻场之间钻孔压茬距20m，每个钻场布置2排钻孔，分别控制前方50m及80m。
顶板走向钻孔瓦斯抽采是利用采空区上覆岩层移动和裂隙发育规律进行抽采的一种瓦斯抽采方法,裂隙沿垂向方向由直接顶、基本顶逐渐向上发育的,随着上覆岩层裂隙的发育、岩层的冒落,在采空区的一定位置处形成冒落拱。对于推进速度不同的工作面,顶板走向钻孔有效抽采范围内的裂隙发育状况及采空区冒落拱的位置也不尽相同,工作面推进速度不同引起的采空区冒落拱位置及裂隙发育状况采空区冒落拱及上覆岩层裂隙发育,工作面推进速度的不同,造成采空区冒落拱位置与工作面的距离有所不同。
3小高位单孔瓦斯抽采浓度分析
因无法预知采空区内顶板裂隙发现情况及冒落拱的范围，若工作面推进到钻孔离风巷中线平距L时，工作面范围内的钻孔煤顶距此时为H1，假设2种情况：（1）此时钻孔已出现裂隙发育；（2）工作面退后1个周期来压24m处（该处煤顶距为H2）钻孔出现裂隙发育，并开始起作用。
根据1-5号钻场钻孔的抽采情况，选取抽采浓度大于15%的钻孔作为考察对象，得出1煤顶板走向钻孔层位与平距线性关系。
其中：H（m)——钻孔距煤层顶板高度，即垂距。
L（m)——钻孔距风巷中线的垂直距离，即平距。
结合钻孔浓度大于15%的变化曲线，得知顶板走向钻孔层位控制随钻孔距工作面平距的增加线性变化，随着钻孔距风巷平距增加控制煤顶距增高，达到最高点之后随着平距增加钻孔控制层位基本不变。当钻孔控制在距风巷平距L时，分别有对应的最小控制层位及最高控制层位，处于该范围内的抽采效果最佳，1煤顶板走向钻孔最小控制层位25m，最高控制层位45m。
参考文献
[1]张国枢等.通风安全学（第二版）.徐州：中国矿业大学出版社，2011
论文作者:王少涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
标签：工作面论文; 钻孔论文; 煤层论文; 裂隙论文; 采空区论文; 顶板论文; 瓦斯论文; 《基层建设》2018年第24期论文;