穿层大直径钻孔预抽煤巷条带瓦斯机理与应用研究

作     者：贺峻 刘红威 刘小平 罗平 郑旭 王飞 周苛 

作者机构：太原理工大学安全与应急管理工程学院 School of Civil， Mining and Environmental Engineering， University of Wollongong 潞安化工集团有限公司 山西焦煤集团有限责任公司 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52304246) 山西省基础研究计划(自由探索类)项目(20210302124222) 山西省回国留学人员科研资助项目(2023-057) 

主　　题：突出煤层 底抽巷 穿层大直径钻孔 瓦斯预抽 

摘      要：为了解决低渗高突煤层煤巷条带区域消突困难的难题，开展穿层大直径钻孔预抽煤巷条带瓦斯机理与应用研究。以寺家庄煤矿为工程实例，采用离散元和有限元模拟分析软件，数值分析普通钻孔和穿层大直径钻孔周围裂隙发育和瓦斯运移规律；通过现场试验，分析穿层大直径钻孔预抽煤巷条带瓦斯效果。研究结果表明，当穿层钻孔直径为60 mm～400 mm时，随着钻孔孔径的增大，突出煤层裂隙数呈指数增长；钻孔孔径小于210 mm时，裂隙数增长较快；钻孔孔径在210 mm～400 mm时，裂隙数增长趋于平缓。当穿层钻孔倾角（与水平方向夹角）为30°～90°时，随着倾角的增大，突出煤层裂隙数呈指数增长，倾角为90°时裂隙数达到最大值。在普通钻孔抽采条件下，抽采70 d时回风巷两侧仍存在大量瓦斯含量大于8 m3/t的条带区域，无法完全消突；抽采120 d时，回风巷两侧可基本实现消突。在预抽煤巷处每组增加两个普通钻孔抽采条件下，消突时间缩短至100 d。增加穿层大直径钻孔后，消突时间缩短至70 d。经实践验证，穿层大直径钻孔的瓦斯浓度和瓦斯纯量在抽采的前2个月内均远高于普通钻孔。穿层大直径钻孔提高了钻孔瓦斯抽放率，优化了突出煤层的消突效果，保证了煤巷的安全掘进。