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[摘 要]文章首先对顶板走向钻孔抽放原理进行了简单的分析，并以17190工作面为例，对顶板高位水平钻孔瓦斯抽放技术的应用进行了相应的探讨，希望对相关工作提供一定的参考价值。
[关键词]顶板高位水平钻孔；瓦斯抽放；应用原理
中图分类号：S333 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0181-01
引言
在煤矿开采中，瓦斯灾害一直是煤矿的主要灾害，在我国煤矿的重大灾害事故中约70%是瓦斯事故。瓦斯抽放是防治瓦斯灾害的有效措施，先抽后采、煤与瓦斯共采已是当务之急，已成为确保煤矿安全生产，提高煤矿效益的关键环节。利用顶板走向钻孔是有效解决工作面隅角瓦斯超限问题的一项重要措施。积聚在采空区顶板裂隙的瓦斯量非常大，在通风压力的带动下，这些瓦斯流动到采煤工作面，造成工作面隅角瓦斯超限。为了实现最佳的瓦斯抽放效果，以17190工作面为例，对顶板走向钻孔抽放效果进行分析，取得了理想的抽放效果。
1 顶板走向钻孔抽放原理
按照回采工作面矿山压力规律的研究，煤层在跟随工作面进行回采时，在工作面周围会形成一个采场动压力场。一般来说，采动压力场及其影响范围在垂直方向上会形成冒落带、裂隙带和弯曲下沉带三个带；而在水平方向上则会形成煤壁支撑影响区、理层区和重新压实区三个区。顶板高位水平钻孔抽采又叫做顶板裂隙带抽采，它主要是将工作面回采采动压力形成的顶板裂隙当做通道，以此来对工作面采空区及上隅角涌出的瓦斯进行抽采。对于采动压力场中形成的裂隙空间来说，其内具有大量的高浓度瓦斯，它是瓦斯流动的通道。通过钻孔内的负压加速了瓦斯的流动，使顶板走向钻孔能够抽出裂隙带中的瓦斯。另外，一些顶板走向钻孔实现了超前抽采，即工作面离钻孔口还有一段距离时，也能抽出较高浓度瓦斯，影响区内煤层顶板已有裂隙作为瓦斯通道，这部分瓦斯是煤壁中原始煤体释放的。这是因为煤壁支撑工这随着采动影响，作面煤壁受压形成瓦斯解析，解析的瓦斯通过煤壁裂隙或顶板裂隙在负压的作用下流入抽采钻孔，是顶板走向钻孔能抽到高浓度瓦斯的原因，也是顶板走向钻孔的重要作用点。顶板走向钻孔抽到上隅角瓦斯是在钻孔的后期，随着钻孔的垂高变小，到接近冒落带或进入冒落带时才出现，这时抽采瓦斯浓度变小，只要顶板走向钻孔保留仍可发挥作用。
2 顶板高位水平钻孔瓦斯抽放技术在17190采面应用
2.1 高位水平钻场及钻孔设计
2.1.1 钻场层位的确定
一般来说，钻场要进入岩层相对稳定煤层顶板，为了钻孔开孔，应在其中留有高度为0.5m开孔，并尽量使钻孔的施工倾角减小，以促进钻孔利用率的有效提升。在综采面上风巷施工钻场时，先按20°向上施工4m，然后再变平施工钻机平台，这样就使得钻场全部进入了煤层顶板，抽放钻孔在距煤层顶板0.5m以上。
2.1.2 钻场间距的确定
在对钻场间距进行确定时，通常应考虑如下两个因素：一是钻机的性能，二是地质条件。加入钻机的性能比较好，且能力比较大，在地质条件允许的情况下，就可以使钻场间距适当增加，但要留有一定的余地，在用MKD-3S钻机施工时，钻场间距一般不超过100m，设计为80m。
2.1.3 钻孔数量的确定
一般来说，钻孔的数量与该面的瓦斯涌出量和需要抽放的瓦斯量有关。所以在对钻孔数量进行确定时，应充分考虑这两个因素。通过观测17190工作面单孔抽放情况，在钻孔有效抽放阶段，直径91mm的钻孔单孔平均抽放量在0.5～1.0m3/min以上。所以，采用直径91mm的钻孔，瓦斯涌出量在20m3/min以下的采煤面每个钻场可布置5个孔，抽放量可达2.25～4.10m3/min，平均抽放量3.5m3/min。在这种状况下可使采煤的瓦斯涌出量降低40%左右。
2.1.4 钻孔倾角的确定
在对钻孔倾角进行确定时，应坚持以最大限度地增加钻孔的有效抽放长度为原则来进行确定。通常而言，钻孔角度越小，钻孔的有效抽放距离就越长。而如果想要达到要求，就要加大钻场的施工量，这样就会给钻场的通风瓦斯管理及回采工作面过钻场带来诸多的困难。钻孔按10°向上施工，基本上能够使开孔10m后的钻孔保持有效抽放阶段，同时其终孔距煤层顶板在14m左右，这样就能使钻孔的利用率保持在90%以上。
2.1.5 钻孔长度的确定
一般来说，钻孔的长度与两个钻场之间的距离有关。在17190工作面，其高位水平抽放钻孔水平投影距离比两个钻场间距要长20m，当两个钻场接替时，前面钻场的钻孔在工作面采空区l0m前，而因为钻孔高度比较高，无法及时断裂，抽放量比较小，这就没有办法满足生产的要求。根据矿压观测资料结果分析，周期来压步距一般在13～25m。因此在后來的钻孔设计时将钻孔水平投影长度规定超过钻场间距不小于20m，使钻孔的终孔位置在进入采空区后能通过裂隙进行抽放，这样当两个钻场交接过程中前方的钻孔能进行正常抽放。
2.2 高位水平钻场抽放效果分析
为了对高位水平钻孔的瓦斯抽放效果进行考察，对单钻孔和一个钻场的瓦斯抽放量进行了测试，测出单孔抽放的瓦斯浓度，孔板压差、负压以及工作面上隅角回风瓦斯浓度和孔口到工作面的距离等参数，绘出单孔瓦斯流量和孔口到工作面距离的关系曲线图，如图1所示。从图中可以看出，当孔口到工作面的距离在约25m以内时，单孔瓦斯流量随着孔口到工作面距离的增大而增加，而当距离超过这一数值时，单孔瓦斯流量就会随孔口到工作面距离的增大而减小。
结束语
总的来说，瓦斯灾害是煤矿开采中的主要灾害之一，其一旦发生就会造成极大的经济损失与人员损失。将顶板高位水平钻孔瓦斯抽放技术应用到采矿工作面中可以很好的解决工作面上隅角瓦斯超限问题，为矿井高效高产提供了技术保障。顶板走向水平高位长钻孔瓦斯治理技术，可为该矿井及其他类似地质条件下的矿井治理近煤层群综采工作面上隅角瓦斯积聚提供技术参考。
参考文献
[1] 姚飞.高位顶板走向钻孔瓦斯抽放技术应用与分析[A].国家煤矿安全监察局、中国煤炭工业协会.探索建立煤矿区煤层气立体抽采与经济利用产业化体系，推动煤矿瓦斯治理、立体抽采技术示范与煤层气资源综合利用——全国煤矿瓦斯抽采利用与通风安全技术现场会煤矿瓦斯抽采与通风安全论文集[C].国家煤矿安全监察局、中国煤炭工业协会：，2013：5.
[2] 高飞，郭永旺，刘洪亮，韩国栋，吕瑞.顶板走向水平高位长钻孔瓦斯抽放技术在黄白茨矿的应用[J].神华科技，2012，10（03）：19-21.
[3] 胡殿明.高位水平钻孔瓦斯抽放技术的应用[J].煤矿安全，2006，（11）：26-27+33.
[关键词]顶板高位水平钻孔；瓦斯抽放；应用原理
中图分类号：S333 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0181-01
引言
在煤矿开采中，瓦斯灾害一直是煤矿的主要灾害，在我国煤矿的重大灾害事故中约70%是瓦斯事故。瓦斯抽放是防治瓦斯灾害的有效措施，先抽后采、煤与瓦斯共采已是当务之急，已成为确保煤矿安全生产，提高煤矿效益的关键环节。利用顶板走向钻孔是有效解决工作面隅角瓦斯超限问题的一项重要措施。积聚在采空区顶板裂隙的瓦斯量非常大，在通风压力的带动下，这些瓦斯流动到采煤工作面，造成工作面隅角瓦斯超限。为了实现最佳的瓦斯抽放效果，以17190工作面为例，对顶板走向钻孔抽放效果进行分析，取得了理想的抽放效果。
1 顶板走向钻孔抽放原理
按照回采工作面矿山压力规律的研究，煤层在跟随工作面进行回采时，在工作面周围会形成一个采场动压力场。一般来说，采动压力场及其影响范围在垂直方向上会形成冒落带、裂隙带和弯曲下沉带三个带；而在水平方向上则会形成煤壁支撑影响区、理层区和重新压实区三个区。顶板高位水平钻孔抽采又叫做顶板裂隙带抽采，它主要是将工作面回采采动压力形成的顶板裂隙当做通道，以此来对工作面采空区及上隅角涌出的瓦斯进行抽采。对于采动压力场中形成的裂隙空间来说，其内具有大量的高浓度瓦斯，它是瓦斯流动的通道。通过钻孔内的负压加速了瓦斯的流动，使顶板走向钻孔能够抽出裂隙带中的瓦斯。另外，一些顶板走向钻孔实现了超前抽采，即工作面离钻孔口还有一段距离时，也能抽出较高浓度瓦斯，影响区内煤层顶板已有裂隙作为瓦斯通道，这部分瓦斯是煤壁中原始煤体释放的。这是因为煤壁支撑工这随着采动影响，作面煤壁受压形成瓦斯解析，解析的瓦斯通过煤壁裂隙或顶板裂隙在负压的作用下流入抽采钻孔，是顶板走向钻孔能抽到高浓度瓦斯的原因，也是顶板走向钻孔的重要作用点。顶板走向钻孔抽到上隅角瓦斯是在钻孔的后期，随着钻孔的垂高变小，到接近冒落带或进入冒落带时才出现，这时抽采瓦斯浓度变小，只要顶板走向钻孔保留仍可发挥作用。
2 顶板高位水平钻孔瓦斯抽放技术在17190采面应用
2.1 高位水平钻场及钻孔设计
2.1.1 钻场层位的确定
一般来说，钻场要进入岩层相对稳定煤层顶板，为了钻孔开孔，应在其中留有高度为0.5m开孔，并尽量使钻孔的施工倾角减小，以促进钻孔利用率的有效提升。在综采面上风巷施工钻场时，先按20°向上施工4m，然后再变平施工钻机平台，这样就使得钻场全部进入了煤层顶板，抽放钻孔在距煤层顶板0.5m以上。
2.1.2 钻场间距的确定
在对钻场间距进行确定时，通常应考虑如下两个因素：一是钻机的性能，二是地质条件。加入钻机的性能比较好，且能力比较大，在地质条件允许的情况下，就可以使钻场间距适当增加，但要留有一定的余地，在用MKD-3S钻机施工时，钻场间距一般不超过100m，设计为80m。
2.1.3 钻孔数量的确定
一般来说，钻孔的数量与该面的瓦斯涌出量和需要抽放的瓦斯量有关。所以在对钻孔数量进行确定时，应充分考虑这两个因素。通过观测17190工作面单孔抽放情况，在钻孔有效抽放阶段，直径91mm的钻孔单孔平均抽放量在0.5～1.0m3/min以上。所以，采用直径91mm的钻孔，瓦斯涌出量在20m3/min以下的采煤面每个钻场可布置5个孔，抽放量可达2.25～4.10m3/min，平均抽放量3.5m3/min。在这种状况下可使采煤的瓦斯涌出量降低40%左右。
2.1.4 钻孔倾角的确定
在对钻孔倾角进行确定时，应坚持以最大限度地增加钻孔的有效抽放长度为原则来进行确定。通常而言，钻孔角度越小，钻孔的有效抽放距离就越长。而如果想要达到要求，就要加大钻场的施工量，这样就会给钻场的通风瓦斯管理及回采工作面过钻场带来诸多的困难。钻孔按10°向上施工，基本上能够使开孔10m后的钻孔保持有效抽放阶段，同时其终孔距煤层顶板在14m左右，这样就能使钻孔的利用率保持在90%以上。
2.1.5 钻孔长度的确定
一般来说，钻孔的长度与两个钻场之间的距离有关。在17190工作面，其高位水平抽放钻孔水平投影距离比两个钻场间距要长20m，当两个钻场接替时，前面钻场的钻孔在工作面采空区l0m前，而因为钻孔高度比较高，无法及时断裂，抽放量比较小，这就没有办法满足生产的要求。根据矿压观测资料结果分析，周期来压步距一般在13～25m。因此在后來的钻孔设计时将钻孔水平投影长度规定超过钻场间距不小于20m，使钻孔的终孔位置在进入采空区后能通过裂隙进行抽放，这样当两个钻场交接过程中前方的钻孔能进行正常抽放。
2.2 高位水平钻场抽放效果分析
为了对高位水平钻孔的瓦斯抽放效果进行考察，对单钻孔和一个钻场的瓦斯抽放量进行了测试，测出单孔抽放的瓦斯浓度，孔板压差、负压以及工作面上隅角回风瓦斯浓度和孔口到工作面的距离等参数，绘出单孔瓦斯流量和孔口到工作面距离的关系曲线图，如图1所示。从图中可以看出，当孔口到工作面的距离在约25m以内时，单孔瓦斯流量随着孔口到工作面距离的增大而增加，而当距离超过这一数值时，单孔瓦斯流量就会随孔口到工作面距离的增大而减小。
结束语
总的来说，瓦斯灾害是煤矿开采中的主要灾害之一，其一旦发生就会造成极大的经济损失与人员损失。将顶板高位水平钻孔瓦斯抽放技术应用到采矿工作面中可以很好的解决工作面上隅角瓦斯超限问题，为矿井高效高产提供了技术保障。顶板走向水平高位长钻孔瓦斯治理技术，可为该矿井及其他类似地质条件下的矿井治理近煤层群综采工作面上隅角瓦斯积聚提供技术参考。
参考文献
[1] 姚飞.高位顶板走向钻孔瓦斯抽放技术应用与分析[A].国家煤矿安全监察局、中国煤炭工业协会.探索建立煤矿区煤层气立体抽采与经济利用产业化体系，推动煤矿瓦斯治理、立体抽采技术示范与煤层气资源综合利用——全国煤矿瓦斯抽采利用与通风安全技术现场会煤矿瓦斯抽采与通风安全论文集[C].国家煤矿安全监察局、中国煤炭工业协会：，2013：5.
[2] 高飞，郭永旺，刘洪亮，韩国栋，吕瑞.顶板走向水平高位长钻孔瓦斯抽放技术在黄白茨矿的应用[J].神华科技，2012，10（03）：19-21.
[3] 胡殿明.高位水平钻孔瓦斯抽放技术的应用[J].煤矿安全，2006，（11）：26-27+33.