1、新丰煤矿分段高位抽放钻孔设计方案郑州广贤工贸有限公司新丰煤矿（以下简称新丰煤矿）为煤与瓦斯突出矿井，出于治理瓦斯的目的，拟在采煤工作面采取顶板高位钻孔裂隙带抽放措施，设计如下。1. 新丰煤矿概况新丰煤矿始建于 1952 年，2005 年 9 月进行了改扩建初步设计，年生产能力 0.6Mt/a。井田东西长约 1.25.5km；南北宽约 0.172.15km。面积7.388km2。主采二 1 煤层，0.00m 标高以上已采完，将开采0.00m 至-600m的二 1煤层。二 1 煤层可采储量 1689.8 万 t，服务年限 21.7 年。交通位置该矿位于登封市大金店乡境内，东北距郑州 84km，距登
2、封市 16km，西北距洛阳 75km，南至汝州 20km，区内交通公路与焦枝、京广、陇海等铁路相接，交通较为方便，如图一示。 郑 州 市蔡 阳巩 县黄 河孟 津洛 阳 市龙 门伊 川 临 汝 镇汝 阳 临 汝府 店顾 阳 石 道 登 封 嵩山140大 金 店新 丰 煤 矿 徐 庄 大 冶 密 县 北禹 州 市辛 店偃 师陇 海 线枝线 1301326km新 密焦 长 葛图一 新丰煤矿交通位置图煤层赋存二 1 煤层赋存于山西组下部大占砂岩之下，上距砂锅窑砂岩 67.16m，距香炭砂岩 29.16m，下距 L7 灰岩约 10m，距一 3 煤 48 50m。据钻孔与生产矿井揭露，煤厚 1.8314.
3、29m。平均厚 5.26m。煤层结构简单，局部含夹矸 12 层，全区可采，属较稳定型煤层。倾角为 2635，属倾斜煤层。煤的视密度为1.40t/m3。二 1 煤原煤灰分（Ad）为 7.6137.56%，平均 14.29%，全硫（St,d）为0.271.28% ，平均 0.40%。原煤磷（Pd）含量为 0.0040.038%，平均0.02%，发热量（Qgr,v,d ）为 27.6333.37MJ/kg，平均 30.77MJ/kg。浮煤灰份（Adaf ）为 3.348.90%，平均 6.01%，挥发分（ Vdaf）为 9.5211.14%，平均10.34%，胶质层厚度 Y 值为 0mm。煤灰成份为
4、 SiO2+Al2O3，占 73.05%，二 1煤为低中灰、特低硫、低磷、高热值、高熔灰分之贫煤。 。二 1 煤层属自燃煤层，煤的自燃发火期一般为 46 个月，煤尘有爆炸危险性。开拓开采方式中央分列式立井双翼上下山开拓。共设三个立井井筒：主井、副井和东风井。设计采用走向长壁高档炮采采煤方法，选用人工打眼、爆破落煤、人工攉煤、搪瓷溜槽运煤的回采工艺，顶板铺设塑料网、2.4m 长 型钢梁配合单体液压柱的错梁直线柱支架形式，人工推槽，全部垮落法管理顶板。工作面采高2.0m 左右，最大控顶距为 3.6m，最小控顶距为 2.4m。工作面倾斜长 125m 左右，年进度 850m。瓦斯赋存和抽放二 1 煤层
5、属煤与瓦斯突出煤层，新丰煤矿为煤与瓦斯突出矿井。1991 年 10月曾发生过瓦斯突出事故。新丰煤矿二 1煤层勘探钻孔测定瓦斯含量为 2.1911.30m 3/t.r，如表二所示。与新丰煤矿井田二 1煤层相接的相邻矿井瓦斯含量井下实测参数如表三示。比较而言，新丰煤矿地质勘探测定的瓦斯含量值偏低，与邻区井下实测的二 1煤层瓦斯含量有较大的误差。因此,实际的防突和瓦斯管理中，采用邻矿井下实测值推算的瓦斯含量。由表三可知，二 1煤层具有随着埋藏深度的增加瓦斯含量不断增大的规律。瓦斯含量梯度 4.5m3/t100m,瓦斯压力梯度0.82MPa/100m。表二 勘探钻孔瓦斯测试结果表瓦斯成分（%）孔号 煤
6、层底板标高（m） CO2 CH4 N2瓦斯含量（m 3/t.r）8604 -341.12 1.08 98.57 0.35 4.778703 -178.86 1.04 93.46 5.51 9.669304 -307.98 0.06 95.30 4.64 11.308503 -233.69 3.88 93.63 1.35 5.118303 -295.83 3.48 85.13 8.52 4.31表三 邻区二 1 煤层瓦斯参数实测表水平标高 煤层开采深度（m）项目+175 305 +126 354 +75 405瓦斯压力（MPa） 0.82 1.08 1.5瓦 斯 含 量 （ m3/t燃 ） 12
7、.65 14.68 16.98P 30.6 29 23f 0.17 0.16 0.13D 0.84 4.62 15.48K 180 181 177新丰煤矿瓦斯储量丰富，按初步设计资料，瓦斯储量为 42156 万 m3。二 1煤层钻孔流量衰减系数 =0.0580.07d -1，煤层透气性系数入=0.11530.0635m2/MPa2.d，属难以抽放煤层，具有矿井瓦斯抽放的可行性。出于防止煤层瓦斯突出和降低瓦斯涌出量的目的，按照设计，实施煤层掘进边掘进边抽、回采工作面密集交叉钻孔预抽煤层瓦斯，采空区高位瓦斯抽放和石门揭煤瓦斯抽放，以及邻近层瓦斯抽放即卸压煤层瓦斯抽放等措施。测得二 1 煤层百米钻孔
8、瓦斯抽放流量为 q=0.01-0.04m3/min.hm。2. 顶板高位钻孔裂隙带抽放理论基础煤层的开采卸压会引起周围岩层封闭被破坏，上覆煤岩层垮落、破裂、下沉弯曲，形成所谓的“三区、三带” ，如图二所示。煤层开采后，大量的采空区瓦斯积聚在冒落带和裂隙带，高位钻孔布置在冒落带和裂隙带之间，对于抽放采空区瓦斯、减小瓦斯涌出量、防止工作面瓦斯超限具有良好的效果。图二 回采工作面采动影响上覆岩层移动的“三区、三带” 3. 分段高位抽放钻孔设计分段高位抽放钻孔具体布置方式为：在回风巷每隔 90-100 m 做一个顶板岩巷钻场，向采空区方向施工直径 108 mm 钻孔 3 个 ，孔深 100-105 m，相邻钻场钻孔之间沿巷道方向重叠 5 m，钻孔布置如图三示。高位钻孔终孔层位采用采面回采后冒落带及裂隙带最大高度 Hm 和 HL 按下列公式确定：Hm =100M/ (4.7M +19) （3-1）HL =100M/ (1.6M +3.6) （3-2）式中 M 为采高，m。按采高 2m 计算，H m= 7m，H L =30m。为了保证最佳抽放效果，高位钻孔终孔点布置在冒落带和裂隙带之间。因此，高位钻孔终孔点距巷道顶板 10-12m为宜。高位钻孔采用水泥浆机械式封孔，封孔深 5 m，抽放负压为 510 kPa。图三 分段高位抽放钻孔裂隙带瓦斯抽放方式及布置参数图许彦鹏二八年六月二十三日
