李雅庄矿本煤层瓦斯单孔抽采效果及规律研究.pdf

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1、2016年第4l卷第3期能源技术与管理Vo1．41No．3EnergyTechnologyandManagement31doi：10．3969／j．issn．1672-9943．2016．03．0l1：譬：誊lf篓曩；未0誊臻：嚣童矿00；业；_篓技ll0术：美李雅庄矿本煤层瓦斯单孔抽采效果及规律研究吕晓波(煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁沈阳110000)[摘要]本煤层瓦斯抽采孔参数设置对于回采工作面抽采达标至关重要，通过分析李雅庄矿603综采工作面单孔瓦斯浓度在回采过程中的变化规律，总结单钻孔瓦斯抽采浓度的衰减过程和巷道瓦斯浓度

2、的规律性，指导现场对单孔的控制，提高钻孔利用率，改善抽采效果，进而采取有效的措施解决瓦斯抽采问题。[关键词]单孔瓦斯浓度；抽采浓度；抽采效果[中图分类号]TD712+．621[文献标识码]B[文章编号]在微裂隙和大孔隙中的较少，大部分为吸附在煤0引言体中。根据煤体中的孔隙分布和煤层中的裂隙系在煤矿瓦斯治理过程中，我国部分矿井的抽统以及周世宁院士的研究表明：瓦斯在煤层中的采效果不理想，主要是抽采率低，抽采系统未能很流动主要是层流渗透运动和扩散运动，前者基本好发挥作用。与先进国家相比，我国煤矿的瓦斯抽上服从Darcy渗透定律，且主要发生

3、在煤体大孔采工作还有差距，由于我国大多数矿井采用钻孔和微裂隙中，后者则基本上服从Fick扩散定律，抽采煤层瓦斯，从一定意义上反映出钻场的单孔且主要发生在煤体微孔隙之中[3]。因此，瓦斯在煤抽采效果不好。因此，研究单孔抽采效果、抽采系体中的运动可以认为是一个扩散渗透的过程。统的各参数设置及变化规律显得尤为重要。2回采工作面单孔浓度分布1瓦斯在煤层中的流动机理为了更好地分析回采工作面本煤层抽采钻孔煤层中瓦斯的流动是一种包括吸附瓦斯解吸的瓦斯抽采效果，必须分析回采工作面的单孔浓与瓦斯分子扩散的复杂渗流过程]。瓦斯在煤层度分布的变化规律，找

4、到李雅庄煤矿煤层瓦斯抽中主要以吸附和游离状态赋存在煤体中，在煤内采的特征。首先选择正在回采的603回采工作面小孔(孔径介于0．01～0．1um)以上包括裂隙空间进行分析。603工作面抽采钻孔都属于抽采晚期内的瓦斯主要呈自由状态，称为游离瓦斯或自由钻孔。根据李雅庄煤矿提供的603工作面6031瓦斯。由于瓦斯分子的热运动，它显示出一定的压巷、6032巷2015年8月份的瓦斯报表，把所测数力，这种状态的瓦斯服从气体定律即气体状态方据的平均值作为代表，通过数据分析得出本煤层程。另一种称为吸附瓦斯，它主要吸附在煤的微孔抽采钻孔的平均浓度分布。

5、6031巷单孔平均浓度表面上和在煤的微粒内部，占据着煤分子结构的分布如图1所示。图1中孑L号编号越大，离回采面空位和分子之间的空间E2]。其中呈游离状态压缩越近。ll蛏夏味．-J1黯i^辟I尊，：。貉lllil}誉：蛹020"40"60"80100120鼻140鼻16182022240260280鼻300单孔编号图12015年8月份6031单子L瓦斯平均浓度分布情况2016年6月32吕晓波李雅庄矿本煤层瓦斯单孔抽采效果及规律研究Jun．，2016通过观察总结如下：①整体瓦斯浓度偏低，解吸量较大，解吸浓度较高，呈现出抽采瓦斯浓度80％

6、的单孔瓦斯浓度都在10％以下。分析认为单高和瓦斯抽采量大的特点。因此，回采T作面单孑L孔瓦斯浓度偏低是由该工作面属于抽采晚期引起瓦斯抽采浓度和抽采量分布如图1所示。在后期的。②本煤层瓦斯抽采钻孔的抽采瓦斯浓度呈规的抽采过程中，可以利用该规律，人为控制每个钻律性分布：瓦斯浓度沿回采工作面的走向呈两头孑L的瓦斯抽采量和抽采负压，可以大大提高每个高、中间低分布。钻孔的抽采效果，提高瓦斯抽采浓度。根据钻孔周围瓦斯流动数学模型可以得知产3回采过程对孑L口抽采效果的影响分析生这种分布的主要原因为：第一，回采过程中距离工作面较近的本煤层瓦斯抽采钻

7、孑L，在采动作用根据上述的分析可以看出，瓦斯浓度呈现“马下煤体松动破碎，顶板垮落，原来还没有解吸的吸鞍形”分布，即两头高、中间低的规律分布。因此，附瓦斯解吸，吸附瓦斯解吸为游离瓦斯的解吸量在分析本煤层瓦斯抽采钻孔效果受回采过程的影增加，同时煤体的透气性急剧增大，非常有利于瓦响时，选择巷道两端及中间部分单孔进行数据分斯抽采，使抽采的瓦斯浓度增高和瓦斯抽采量增析。其中1、5、40孔为6031巷道始段钻孔，103、加。第二，距离回采面较远的区域，钻孑L暴露时间142",203为中间段钻孔，234",260",28为巷道很短，钻孔周围煤体吸

8、附瓦斯处于解吸衰减初期，末端钻孔。各钻孔瓦斯抽采浓度如表1所示。表16031巷道单孔抽采浓度分析％2016年第41卷第3期能源技术与管理Vo1．41No．3Ener~TechnologyandManagement33根据6031巷道9