高瓦斯煤层群顶板大直径千米钻孔抽采技术.pdf

第３４卷第６期煤炭学报Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．６
２００９年６月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＣＯＡＬＳＯＣＩＥＴＹＪｕｎｅ２００９

文章编号：０２５３－９９９３（２００９）０６－０７９７－０５
高瓦斯煤层群顶板大直径千米钻孔抽采技术

赵耀江１，４，谢生荣２，温百根３，郭海东４，袁胜军４

（１中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京１０００８３；２北京科技大学土木与环境工程学院，北京１０００８３；３华晋焦煤有限
责任公司，山西离石０３３３１５；４太原理工大学矿业工程学院，山西太原０３００２４）

摘要：基于瓦斯流动规律建立了顶板裂隙抽采钻孔组抽采条件下垂直平面上的瓦斯流动模型，
应用复变函数理论对该模型进行了求解，并开展了钻孔之间抽采量及其相互影响的研究．在分析
研究顶板大直径千米钻孔抽采技术原理的基础上，结合从德国引进的ＤＤＲ－１２００千米定向钻机，
开展了顶板大直径千米钻孔瓦斯抽采技术的试验研究．研究结果表明，实施顶板大直径千米钻孔
抽采技术治理瓦斯效果显著，钻孔抽采瓦斯浓度可达５０％以上，能抽采出大量高浓度瓦斯，实
现煤与瓦斯安全高效共采．
关键词：高瓦斯；近距离煤层群；大直径千米钻孔
中图分类号：ＴＤ７１２６文献标识码：Ａ
Ｇａｓｄｒａｉｎａｇｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｂｙ１０００ｍｌｏｎｇａｎｄｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｒｏｏｆ
ｂｏｒｅｈｏｌｅｓｉｎｈｉｇｈｇａｓｃｏａｌｓｅａｍｇｒｏｕｐ

ＺＨＡＯＹａｏｊｉａｎｇ１，４，ＸＩＥＳｈｅｎｇｒｏｎｇ２，ＷＥＮＢａｉｇｅｎ３，ＧＵＯＨａｉｄｏｎｇ４，ＹＵＡＮＳｈｅｎｇｊｕｎ４

（１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ＆ＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌａｎｄ
ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；３ＨｕａｊｉｎＣｏｋｉｎｇＣｏａｌＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｌｉｓｈｉ０３３３１５，
Ｃｈｉｎａ；４ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｉｎｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｎｖｅｒｔｉｃａｌｓｕｒｆａｃｅｏｆｇｏａｆｉｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｗａｓｓｅｔｕｐ，ｗｈｉｃｈｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｓｉｍｕ
ｌａｔｉｎｇｇａｓｆｌｏｗａｍｏｎｇｒｏｏｆｆｉｓｓｕｒｅｂｏｒｅｈｏｌｅｓｇｒｏｕｐ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｗａｓｓｏｌｖｅｄｂｙｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｃｏｍｐｌｅｘｖａｒｉａｂｌｅｆｕｎｃ
ｔｉｏｎ，ａｎｄｍｅａｎｗｈｉｌｅｔｈｅｍｕｔｕａｌｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｔｈｏｓｅｂｏｒｅｈｏｌｅｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．ＣｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈＤＤＲ－１２００ｄｉｒｅｃ
ｔｉｏｎａｌｒｉｇｆｒｏｍＧｅｒｍａｎｙ，ｇａｓｄｒａｉｎａｇｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｂｙ１０００ｍｌｏｎｇａｎｄｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｗａｓｔｅｓｔｅｄｕｎｄｅｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅ
ｄｒａｉｎａｇｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｉｔｉｓｖｅｒｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅｉｎｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｃｏａｌｇａｓａｎｄａｇｒｅａｔａｍｏｕｎｔｏｆｏｖｅｒ５０％
ｏｆｈｉｇｈｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｇａｓｃａｎｂｅｄｒａｗｎｏｕｔａｎｄｔｈｅｓａｆｅａｎｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｏｆｃｏａｌａｎｄｇａｓｉｓａｃｈｉｅｖｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｇａｓ；ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓｃｏａｌｓｅａｍｇｒｏｕｐ；１０００ｍｌｏｎｇａｎｄｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｂｏｒｅｈｏｌｅ

随着开采范围的扩大和集约化生产程度的迅速提高，一些矿井的瓦斯地质条件越来越复杂，煤层瓦斯
已成为制约这些矿井安全高效生产的关键因素．如何将煤层瓦斯安全抽采并加以利用，实现新能源供应、
矿井安全生产和环境保护，一直都是广大科研工作者努力的方向和目标．
目前，我国学者对复杂地质条件下的瓦斯抽放理论和技术已经有了较深入的研究［１－４］，但是对于应用
千米定向钻机设备进行高瓦斯近距离煤层群瓦斯抽采技术尚缺乏研究．顶板千米钻孔抽采技术有效地改变
了采空区瓦斯流场，减弱了采空区瓦斯涌出强度，具有瓦斯抽采浓度高，抽采系统运行费用低，综合治理
效果好，且经济效益显著等优势．本文在理论分析、建立数学模型及现场试验的基础上，对山西沙曲矿高

收稿日期：２００８