高瓦斯煤层群煤与瓦斯共采技术研究.doc

第２６卷第２期２００９年０６月采矿与安全工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｉｎｇ＆ＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶ０１．２６Ｎｏ．２Ｊｕｎｅ２００９文章编号１６７３３３６３（２００９）０２０１７３０６高瓦斯煤层群“煤与瓦斯共采”技术研究谢生荣１，武华太２，赵耀江３”，何富连４，郭海东３，袁胜军３（１．北京科技大学土木与环境工程学院，北京１０００８３；２．华晋焦煤有限责任公司，山西离石０３３３１５；１０００８３）３．太原理工大学矿业工程学院，山西太原０３００２４＃４．中国矿业大学资源与安全工程学院，北京摘要为了解决沙曲矿近距离高瓦斯煤层群开采过程中综采面上隅角和回风流中浓度超限这一难题，结合从德国引进的千米定向钻机设备，提出了高抽钻孔组和顶板裂隙钻孔组联合抽采瓦斯技术，构建了沙曲矿“煤与瓦斯共采”技术体系．本文在顶板千米钻孔抽采技术原理分析的基础上，采用ＵＤＥＣ４．０数值模拟软件计算得出采空区冒落带和裂隙带高度为９ｍ和３０ｍ，采动裂隙“０”形圈的范围为距工作面顶板垂高ｉ０～２５ｍ，距采空区两侧水平距离为１０－－一３５ｍ．研究表明，顶板千米大直径钻孔抽采技术治理瓦斯效果明显，上隅角瓦斯体积分数稳定在０．８％以下，且钻孔抽采瓦斯体积分数达５５％以上，抽采量达５０ｍ３／ｒａｉｎ以上，实现煤与瓦斯安全高效共采．关键词高瓦斯；近距离煤层群；千米大直径钻孔；“Ｏ”形圈；煤与瓦斯共采中图分类号ＴＤ７１２．６文献标识码ＡＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆ‘‘ＣｏａｌａｎｄＧａｓＳｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓＥｘｔｒａｃｔｉｏｎ’’ ｆｏｒＨｉｇｈＧａｓｓｙＣｏａｌＳｅａｍｓＧｒｏｕｐＸＩＥＳｈｅｎｇ－ｒｏｎｇａ，ＷＵＨｕａ－ｔａｉ２，ＺＨＡＯＹａｏ－Ｊｉａｎ９３”，ＨＥＦｕ－ｌｉａｎ４，ＧＵＯＨａｉｄｏｎｇ。３，ＹＵＡＮＳｈｅｎｇ－ｊｕｎｓ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ２．ＨｕａｊｉｎＣｏｋｉｎｇＣｏａｌＣｏ．Ｌｔｄ．。Ｌｉｓｈｉ，Ｓｈａｎｘｉ０３３３１５，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｉｎｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎ】【ｉ０３００２４，Ｃｈｉｎａ；４．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ＆ＳａｆｅｔｙＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）ｃｏｒｎｅｒｓＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｇａｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｕｐｐｅｒａｎｄａｉｒｒｅｔｕｒｎｗａｙｓｉｎｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｆａｃｅａｌｗａｙｓｅｘｃｅｅｄｓｌｉｍｉｔｄｕｒｉｎｇｍｉｎｉｎｇａｃｔｉｖｅｔｉｅｓｉｎｍｉｎｅ．ＩｎｏｒｄｅｒｇｒｏｕｐｔｏｎｅａｒｔｈｅｈｉｇｈｇａｓｃｏａｌｓｅａｍｇｒｏｕｐｉｎＳｈａｑｕｃｏａｌｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｒｏｏｆｂｏｒｅｈｏｌｅｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅｄｗｉｔｈｆｒａｃｔｕｒｅｂｏｒｅｈｏｌｅｇｒｏｕｐｕｓｉｎｇ１０００ｍｌｏｎｇｏｒｉｅｎｔｅｄｄｒｉｌｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｍｐｏｒｔｅｄｆｒｏｍｏｎＧｅｒｍａｎｙａｎｄｂｕｉｌｔｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｏｆ“ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｃｏａｌａｎｄｇａｓ”．Ｂａｓｅｄｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｌ０００ｍｌｏｎｇｄｒａｉｎａｇｅｓｋｉｌｌｓ，ｔｈｅＵＤＥＣ４．０ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｏｆｔｗａｒｅｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｕｒｅｄｔｏｚｏｎｅｔｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｆｒａｃｐｅｒｆｏｒｍｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｓｈｏｗｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｈｅｉｇｈｔｏｆｃａｖｉｎｇｚｏｎｅｏｆｇｏｂｉｓ９ｍａｎｄ３０ｍ，ｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｈｅｉｇｈｔｆｒｏｍｔｈｅｍｉｎｉｎｇｉｎｄｕｃｅｄＯ－ｓｈａｐｅｄｃｉｒｃｌｅｍ，ａｎｄｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｔａｎｃｅｔｏｂｏｔｈｓｉｄｅｓｏｆｇｏｂｉＳ１０～３５ｍ．Ｔｈｅａｎｔｈｅｒｏｏｆｉｓ１０～２５ｓｔｕｄｙｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｇａｓｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｂｙ１０００ｍｌｏｎｇｂｏｒｅｈｏｌｅｗｉｔｈｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｈａｓｖｉｏｕｓｅｆｆｅｃｔ，ｍａｋｉｎｇｔｈｅｇａｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｕｐｐｅｒｔｉｏｎｏｆｇａｓｄｒａｉｎｅｄａｂｏｖｅ５５％ｏｒｍｏｒｅ，ａｎｄａｎｃｏｒｎｅｒｏｂｌａｓｓｔｈａｎ０．８％，ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｖｏｌｕｍｅｒｅａｃｈ５０ｍ３／ｍｉｎ，ｗｅｌｌｒｅａｌ－ｉｚｅｄｔｈｅ“ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｃｏａｌａｎｄｇａｓ”．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｈｉｇｈｇａｓ；ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓｃｏａｌｓｅａｍｓｇｒｏｕｐ；１０００ｍｌｏｎｇｇｒｅａｔｄｉａｍｅｔｅｒｂｏｒｅｈｏｌｅ；“Ｏ－ｓｈａｐｅｄ”ｃｉｒｃｌｅｃｏａｌａｎｄｇａｓｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ收稿日期２００８０９２４基金项目教育部留学同国人员科研启动基金项目（２００７一１１０８）作者简介谢生荣（１９８１），男，江苏省南京市人，注册安全工程师，博士，从事矿井瓦斯灾害治理技术方面的研究．Ｅ－ｍａｉｌ；ｘｓｒｘｃｑ＠１６３．ｃｏｒｎＴｅｌ；１３８１０５２１４２６万方数据采矿与安全工程学报第２６卷近年来，随着开采深度和集约化生产程度的迅斯安全高效共采．速提高，地质条件越来越复杂，煤层瓦斯已成为制约矿井安全高效生产的关键因素．煤层瓦斯是一种１试验工作面概况具有强烈温室效应的气体，其大量直接排放将严重沙曲矿井位于山西省西部河东煤田中段的离污染大气环境，但是，瓦斯又是经济的可燃气体，是柳矿区，井田煤系地层为石炭系上统太原组和二叠一种清洁、方便、高效的能源．我国埋深在２ｋｍ以系下统山西组共发育有１５层煤．沙曲矿为高瓦斯内的煤层瓦斯储量为３２～３５ｘ１０１２ｔｎ３，几乎与常且具有煤与瓦斯突出危险的矿井，煤层赋存呈现高规天然气资源量相当Ｌ１］，大力开发煤层气，既可以瓦斯、近距离、多煤层、不稳定等特点，矿井前期主充分利用地下资源，又可以改善矿井安全生产条件采煤层为４号煤层，煤层平均厚度为２．４５ｍ，其上和提高经济效益，并有利于改善地方环境质量和全下邻近层自上而下为２’煤、３煤及５煤（详见表１），球大气环境心ｊ．因此，如何更有效地开发和利用煤煤层层间距均小于１０ｍ，且瓦斯含量大，其中４号层瓦斯，实现煤与瓦斯两种资源的安全高效共采，煤层原始瓦斯含量为３０．＇７３～４１．２５ｍ３／ｔ，其上下一直以来都是广大科研工作者努力的方向和目标．邻近层（３煤、５煤）原始瓦斯含量亦达２０ｍ３／ｔ以目前，国内外许多学者对“煤与瓦斯共采”技术上．现场数据表明，１４２０５综采面风排和抽放瓦斯已有了较为深入的研究［３。７］，但是对于高瓦斯近距量达１００ｍ３／ｒａｉｎ以上．该矿在综合应用本煤层预离煤层群顶板顺层千米大直径钻孑Ｌ实现“煤与瓦斯抽、邻近层抽放、尾巷抽放及高抽巷抽放４种抽放共采”技术尚缺乏研究．本文在理论研究、数值模拟方式的情况下，综采面上隅角及回风流瓦斯仍经常及现场试验的基础上，从瓦斯资源开发利用角度出超限，断电频繁，严重影响正常生产和矿井安全．该发，对华晋焦煤沙曲矿高瓦斯煤层群顶板千米大直矿自２００４年建成投产以来，一直未达设计生产能径钻孔（夺２００ｒａｍ）抽采技术进行试验研究，解决了力，瓦斯已成为矿井发展的瓶颈．多年来严重制约矿井发展的瓦斯难题，实现煤与瓦表Ｉ数值模拟岩层主要力学参数黼称空竺塑竺竺璺竺竺￡竺竺竺竺竺竺堕竺竺竺苎竺竺竺竺竺恻ｍ（ｋ篡皮／。）黼Ｇ髓Ｐａ７㈣体臀７剪搿７内学７辔７上覆岩层２Ｏ９７ｌ０７８．５中砂岩２Ｏ５毖５３８１．５６砂质泥岩２Ｏ２３５７细砂岩２Ｏ９２＆ｔ豇Ｌ５７８中砂岩２Ｏ５ｍ仉仉仉ｍ孔３８１．５６砂质泥岩２７２３５７粉砂岩２２６３８ｌ８中砂岩２Ｏ５弱３８１．５６砂质泥岩２Ｏ１９ｔ乱ｍ钆Ｌ１４７中砂岩２０５５３８１．５６砂质泥岩２Ｏ２３５７２号煤ｎ１Ｏ５５９２粉砂岩２２６３８１８铝质泥岩２Ｏ３弘４５５．１３砂质泥岩２７２３５７３号煤ｌＯ５氐仉ｍ互豇ｍ５９２泥岩２２吼ｍ仉仉仉仉ｍ６３ｍ８１８砂质泥岩２Ｏｍ１Ｌｌ４７细砂岩２Ｏ９２５７８４号煤ｌ０５５９砂质泥岩２ＯｌＬ仉Ｌ１４７泥岩２０４Ｌ９７５号煤１０５ｍ５９２．Ｋ３砂岩２Ｏ仉仉仉ｍ仉９Ｈ“２Ｌ５７８２“煤与瓦斯蜊排原理盏鹭囊蒿銎譬主嚣裟篙旱差曩莩煤层的采动会引起其周围岩层产生“卸压增层破裂、上鼓）以及地质构造封闭的破坏（封闭的地透”效应，即引起周围岩层地应力封闭的破坏（地应质构造因采动而开放、松弛），３者综合导致围岩及万方数据第２期谢生荣等高瓦斯煤层群“煤与瓦斯共采”技术研究１７５其煤层的透气性系数大幅度增加，为卸压瓦斯高产高效抽采创造前提条件Ｉｓ－９．］．煤层卸压瓦斯的流动是一个连续的两步过程第１步，以扩散的形式，瓦斯从没有裂隙的煤体流到周围的裂隙中去；第２步，以渗流的形式，瓦斯沿裂隙流到抽采钻孔处Ｉｌ．卸压瓦斯的运移与岩层移动及采动裂隙的动态分布特征有着紧密的关系．２．１高抽钻孔组抽采技术原理煤层开采将引起岩层移动与破断，并在岩层中形戒采动裂隙．按采动裂隙性质Ⅱ了分为两类一类为离层裂隙。是随岩层下沉在不同岩性地层之间出现的沿层裂隙，它町使煤层产生膨胀变形而使瓦斯卸压，并使卸压瓦斯沿离层裂隙流动；另一类为竖向破断裂隙，是随岩层下沉破断形成的穿层裂隙，它构成上下层间的瓦斯通道［１０｜．当采空区顶板充分垮落后，采空区中部岩层和下方的矸石紧密接触，从而使得采空区中部顶板岩层裂隙基本被压实，结合采场空间特点，采空区四周形成了一个环形的采动裂隙发育区，文献［１１］称之为“０”形圈．在“Ｏ”形圈上方或者下方受采动影响的煤层瓦斯在含量梯度和压力梯度作用下以扩散和渗流的形式向“０”形圈内运移，使得“０”形圈成为卸压煤层瓦斯聚集和运移的主要通道．卸压瓦斯“ｏ”形圈抽采理论表明，卸压瓦斯抽采钻孔的合理位置应打到离层裂隙的“ｏ”形圈内．高抽钻孔组就是在沿工作面倾斜方向靠近回风巷侧布置一组千米大直径抽采钻孔，利用采动裂隙“０”形圈作为运移通道来抽采采空区瓦斯，如图１所示．高抽钻孔组布置靠近在“Ｏ”形圈的回风侧，改变了采空区瓦斯流场，有效解决上隅角瓦斯超限问题，且“０”形圈长期存在，抽采钻孔能够长时间、稳定的抽采出高含量瓦斯．图１顶板千米大直径钻孔法示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅ１０００ｍｌｏｎｇｂｏｒｅｈｏｌｅｗｉｔｈｇｒｅａｔｄｉａｍｅｔｅｒｏｎｔｈｅｒｏｏｆ２．２顶板裂隙钻孔组抽采技术原理采用全部垮落法管理顶板时，上覆岩层下沉稳定后，在采动区沿垂直方向由上至下形成了冒落万方数据带、裂隙带和弯曲下沉带．研究表明，在回采过程中，靠近工作面一定范围内的采空区中部上覆岩层离层裂隙发育，结合采动裂隙“０”形圈．在采空区竖直方向上，形成ｒ一个“ｎ”形拱采动裂隙区【ｌ引．采空区不同瓦斯涌出源的瓦斯在浮力作用下沿采动裂隙带裂隙通道上升，上升中不断掺入周围气体，使涌出源瓦斯与环境气体的密度差逐渐减小，直到密度差为零，混合气体则会聚集在裂隙带上部的离层裂隙内．涌入采空区的瓦斯，在其含量梯度作用下引起普通扩散，由于空气的重力产生方向向下的压强梯度，则其产生的扩散流方向，与压强梯度反向，即瓦斯气体具有向上扩散的趋势［１引．因此，在瓦斯浮力、含量梯度及通风负压的作用下，“ｎ”形拱采动裂隙区成为瓦斯聚集区，为采动裂隙带内钻孔抽采、巷道排放等治理瓦斯技术提供依据．由于沙曲矿近距离高瓦斯煤层群的赋存特性，瓦斯涌出量大，仅靠高抽钻孔组不能完全解决沙曲矿的瓦斯治理难题，因此，基于上述理论分析，在采空区顶板裂隙区布置顶板裂隙抽采钻孔组，如图１所示．顶板裂隙钻孔组加强了采空区瓦斯抽采，直接对卜邻近层卸压瓦斯进行抽采，减弱了采空区瓦斯涌出强度，从根本上解决瓦斯超限难题．２．３构建“煤与瓦斯共采”技术体系依据以上分析研究，结合本煤层预抽法，构建沙曲矿近距离高瓦斯煤层群“煤与瓦斯共采”技术体系，如图２所示．减少４号煤层回风流中的瓦斯涌出量千米大直径钻孔４号煤层ｌ顶板裂隙钻孔组安全高效Ｌｌ于米大直径钻堑墨孔高抽钻孔组ｌ煤形二斯醐一煤炭资源的｝全高效肝月丽～萋｜，袋二吸乳一一阱一一层隙＝一∞一本煤层预抽一傅～屿一佤一澌一探１瓦斯资源的安全高效开采淼Ｈ岳亟亟重垂一一一一一～一鹿压二压妒一板变二瓦均一．一降低５号煤层瓦斯含量一Ｕ减少５煤层回风流中的瓦斯涌出量图２沙曲矿“煤与瓦斯共采”技术构成桎图Ｆｉｇ．２“Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｍｉｎｉｎｇｏｆｃｏａｌａｎｄｇａｓ” ｔｅｃｈｎｉｃａｌｄｉａｇｒａｍｉｎＳｈａｑｕＣｏｌｌｉｅｒｙ３顶板千米钻孔抽采的数值模拟研究３．１数值模拟计算及方案设计数值模拟对象为沙曲矿１４２０５综采面，工作面埋深约５００ｍ，开采４号煤层，厚度为２．４５ｍ，原始瓦斯含量为３０．７３～４１．２５ｍ３／ｔ，有煤与瓦斯突出采矿与安全工程学报第２６卷危险．采用倾斜长壁后退式采煤法，工作面长度为２００ｍ，采长为９５０ｍ，采用全部垮落法管理采空区顶板，通风方式为Ｕ＋Ｌ型抽出式．工作面顶板为细砂岩，底板为砂质泥岩，煤层顶底板详细情况见表１．模璎范围４００ｍ１２５ｍ，其中采空区宽度为２００ｍ，采空区两侧均取１００ｍ，模型上边界施加１０．０ＭＰａ的均布铅垂压应力，模型两侧边界水平方向固定，底部边界垂直方向固定，围岩本构关系采用摩尔一库仑模型．选用ＵＤＥＣ４．０软件进行模拟，模拟内容为１４２０５综采面上覆岩层采动裂隙分布特征及“Ｏ”形圈的位置范围．３．２模型计算结果分析数值计算模璎运行１２２７１步，达到平衡．图３是覆岩ｘ方向应力等值线图．从图中可以看出，在竖直方向上，采空区中部顶板上方约９～１０ｍ处应力等值线较密，且紊乱，为冒落带的上界；煤层顶板上部约２９～３２ｍ处应力等值线较为稀疏，且值也较小，表现为拉应力，且应力等值线在垂直于顶板方向上拉应力逐渐减小而趋于零．这说明该处岩层张裂、离层、裂隙已很发育，岩层失去对应力的抵抗作用，这一区域带是裂隙带高度的上界．在计算模型约２１ｍ和４２ｍ处应力为０，分别为采空区冒落带和裂隙带高度．在采空区内侧１０～３５ｍ，开采煤层顶板上方１０～２５ｍ处，应力等值线较为稀疏，且应力较小，为裂隙充分发育区，此范围是布置抽采瓦斯钻孔的合理区域．虱画窿６０５０戛凰蘑４０量韫馘３０蜘稍２０，，、／、，一一、√Ｌ＿’‘一１０扩、叉；／．叫．一００７５１５０２２５３００３７５沿工作面水平方向距离，ｍ图３数值模拟计算结果Ｆｉｇ．３Ｓｉｍｕｌａｔｅｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅｌ４“煤与瓦斯共采”试验４．１抽采钻孔参数确定根据顶板千米钻孔抽采原理分析，高抽钻孑Ｌ组布置在“０”形圈回风侧内，主要抽采工作面上隅角瓦斯，起高抽巷的作用［１４－１５３；顶板裂隙钻孔组布置万方数据在顶板“ｎ”形拱采动裂隙区，主要抽采采空区内邻近层卸压瓦斯，起减小采空区瓦斯涌出强度的作用．根据沙曲矿１４２０５综采面瓦斯涌出量的测定结果分析及数值模拟研究，确定高抽钻孔组的钻孔数为３个，３个钻孔在垂直面上成等边三角形布置，钻孔位置位于开采煤层顶板垂高１０～２５ｍ内，回风侧水平距离１０ｗ３５ｍ范围内；顶板裂隙钻孔组钻孔数为３个，基本位于同一水平，布置在距开采煤层顶板垂高２４～２８ｍ范围内．１４２０５综采面顶板顺层千米大直径钻孔抽采布置见图４．顶板裂隙钻孔组八黼ｄ辨躐＼。辨滑高抽钻孔组＼ ④蓼瓣二二二Ｘ二二二皮带巷．ｎｂｒ沦矿Ｒ、二］［二二二］［，图４１４２０５综采面顶板千米大直径钻孔抽采布置图Ｆｉｇ．４Ｃｏｌｌｏｃａｔｉｏｎｆｉｇｕｒｅｏｆｒｏｏｆｏｒｉｅｎｔｅｄ１０００ｍｌｏｎｇｇｒｅａｔ＆ａｍｅｔｅｒｄｒｉｌｌｈｏｌｅｓｉｎｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｆａｃｅＮｏ．１４２０５４．２“煤与瓦斯共采”试验效果分析为了分析掌握“煤与瓦斯共采”试验效果分析，项目组在１４２０５综采面原有抽放系统出现故障检修时，对１４２０５综采面瓦斯涌出量、千米钻孔抽采量及上隅角瓦斯浓度进行实测，以检验抽采效果，指导后续综采面的瓦斯抽采方案．表２为１４２０５综采面瓦斯实测数据结果表．从表中可以看出，抽采钻孔组的瓦斯抽采量均达到５０ｍ３／ｒａｉｎ以上，各个抽采钻孔含量均达５５％以上，上隅角瓦斯含量无超限．以上测定结果表明千米钻孔抽采系统的抽采量及抽采浓度稳定在较高的水平，对综采面的瓦斯含量分布影响很大，切实解决了沙曲矿综采面瓦斯超限难题，为沙曲矿电厂提供了清洁能源，实现了“煤与瓦斯共采”．表２１４２０５综采面瓦斯实测数据结果表Ｔａｂｌｅ２ＤａｔａｔａｂｌｅｏｆｇａｓｉｎｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｆａｃｅＮｏ．１４２０５４．３顶板千米钻孔抽采技术优势与传统的采空区抽放、邻近层抽放以及高抽巷第２期谢生荣等高瓦斯煤层群“煤与瓦斯共采”技术研究抽放等综合抽放方式相比，沙曲矿综采面采用顶板千米钻孔抽采技术存在如下优势１）顶板千米大直径钻孔抽采技术取代了采空区抽放、邻近层抽放及高抽巷抽放综合抽放方式，减少了高抽巷的掘进量，避免了掘进过程中的煤与瓦斯突出问题，并节约了抽放管路等材料费用．２）千米抽采钻孔均布置在采空区高瓦斯聚集区域，其混和抽采量小，抽采含量高，不但满足瓦斯利用的含量要求，而且节约了抽采运行费用．３）千米抽采钻孔的采空区布置形式，改变了采空区瓦斯流场，减弱了采空区瓦斯涌出强度，有效解决了综采面上隅角瓦斯超限难题．４）千米定向钻机布置在开拓大巷附近钻场内，可与采区巷道并行作业，缓解了高瓦斯突出矿井的采掘接替紧张的难题．５）千米钻孔布置在长期稳定存在的“０”形圈和“ｎ”形拱裂隙区内，即使在综采面开采完毕后，亦可继续抽采，不但加强了对瓦斯清洁能源的利用，亦邻近层及邻近工作面开采过程中的瓦斯治理起到一定的作用．５结论１）抽采卸压瓦斯关键在于将千米抽采钻孔打到采动裂隙“Ｏ”形圈和“ｎ”形拱裂隙庆内，才能长时间、稳定地抽采出高含量瓦斯．２）数值模拟表明，开采４号煤层采空区冒落带和裂隙带高度分别为９ｍ和３０１ＴＩ．采动裂隙“０”形圈的抽采范围为距工作面顶板垂高１０～２５ｍ，距采空区两侧水平距离为］０～３５ｍ．３）提出了千米大直径高抽钻孔组和顶板千米大直径裂隙钻孑Ｌ组联合抽采瓦斯技术方案，结合本煤层预抽法，共同构成了“煤与瓦斯共采”技术体系．４）采用顶板千米大直径钻孔抽采技术治理瓦斯超限，效果显著，抽采含量达到５５％以上，抽采量能保持在５０Ｉｎ３／ｒａｉｎ以上，为安全高效生产创造了条件，实现了“煤与瓦斯共采”．参考文献［１］吴佩芳．中国煤层气产业发展面临的机遇和挑战［ｃ］／／２００２年第三届国际煤层气论坛论文集．徐州；中国矿业大学出版社，２００２２０一２１．［２］李树刚，钱鸣高．我国煤层与甲烷安全共采技术的可行性［Ｊ］．科技导报。２０００（６）３９４１．ＬＩＳｈｕｇａｎｇ，ＱＩＡＮＭｉｎｇ－ｇａｏ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｓａｆｅｔｙ万方数据ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｃｏａｌａｎｄｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｖｉｅｗ。２０００（６）３９４１．［３］程远平，俞启香。袁亮，等．煤与远程卸压瓦斯安全高效共采试验研究［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００４，，３３（２）１３２１３６．ＣＨＥＮＧＹｕａｎ－ｐｉｎｇ，ＹＵＱｉｘｉａｎｇ，ＹＵＡＮＬｉａｎｇ，ｅｔａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｓａｆｅａｎｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｏｆｃｏａｌａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆｇａｓｉｎｌｏｎｇｄｉｓｔａｈｏｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，３３（２）１３２１３６．［４］吴财芳，曾勇．秦勇．煤与瓦斯共采技术的研究现状及其应用发展［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００４，３３（２）１３７１４０．ＷＵＣａｉｆａｎｇ。ＺＥＮＧＹｏｎｇ，ＱＩＮＹｏｎｇ．Ｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｃｏａｌａｎｄｇａｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，３３（２）１３７一１４０．［５］许家林，钱鸣高．岩层采动裂隙分布在绿色开采中的应用［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００４，３３（２）１４１１４９．ＸＵＪｉａｌｉｎ，ＱＩＡＮＭｉｎｇｇａｏ．Ｓｔｕｄｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｉｎｉｎｇ・－ｉｎｄｕｃｅｄｆｒａｃｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｇｒｅｅｎｍｉｎ‘・ｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，３３（２）１４１１４９．［６］袁亮．高瓦斯矿区复杂地质条件安全高效开采关键技术ｌ－Ｊ］．煤炭学报，２００６，３１（２）１７４１７８．ＹＵＡＮＬｉａｎｇ．Ｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｓａｆｅｍｉｎｉｎｇｉｎｈｉｇｈｌｙｇａｓｓｙｍｉｎｉｎｇａｒｅａｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｇｅｏｌｏｇｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌＳｏｃｉｅｔｙ。２００６，３１（２）１７４－１７８．［７］秦跃平．姚有利，刘长久．铁法矿区地面钻孔抽放采空区瓦斯技术及应用［Ｊ］．辽宁工程技术大学学报自然科学版，２００８，２７（１）５－８．ＱＩＮＹｕｅ－ｐｉｎｇ。ＹＡＯＹｏｕｌｉ，ＬＩＵＣｈａｎｇｊｉｕ．ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｕｒｆａｃｅｂｏｒｅｈｏｌｅｓｆｏｒｄｒａｉｎａｇｅｏｆｇｏａｌｇａｓｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＴｉｅｆａｍｉｎｉｎｇａｒｅａ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ，２００８，２７＜１）５－８．［８］俞启香，程远平，蒋承林，等．高瓦斯特厚煤层煤与卸压瓦斯共采原理及实践［Ｊ］．中国矿业大学学报，２００４，３３（２）１２７１３１．ＹＵＱｉｘｉａｎｇ，ＣＨＥＮＧＹｕａｎｐｉｎｇ，ＪｌＡＮＧＣｈｅｎｇ－ｌｉｎ，ｅｔａ１．Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｏｆｃｏａｌａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｌｉｅｆｇａｓｉｎｔｈｉｃｋａｎｄｈｉｇｈ－ｇａｓｓｅａｍｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４。３３（２）１２７１３１．［９］夏红春，程远平．柳继平．利用覆岩移动特性实现煤与瓦斯安全高效共采［Ｊ］．辽宁工程技术大学学报，２００６，２５（２）１６８一】７１．１７８采矿与安全工程学报第２６卷下期内容预告下期采矿与安全工程学报主要发表下列内容的文章１．中国煤矿保水开采技术研究现状及展望２．汾西矿区地应力测试与分析３．近水平煤层开采地表移动角量参数研究４．坚硬顶板综放工作面超前弱化模拟研究５．冲击倾向综采面极近距离跨大巷和过老巷技术６．爆破法防治冲击矿压参数优化及应用７．浅埋煤层工作面液压支架工作阻力的确定８．矿井通风可视化仿真系统的改进研究９．巨厚松散层下深部宽条带开采地表移动规律研究１０．瓦斯涌出量的灰色建模及其预测１１．巷道瓦斯爆炸传播规律的试验研究１２．三维应力下岩石渗透率实验研究万方数据