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摘 要：以张集矿1211工作面为背景，分析了不同钻孔间距、抽放负压、钻孔直径、以及不同抽放时间下瓦斯流场的分布，得到了高位钻孔瓦斯抽放的主要参数对瓦斯抽放效率的影响规律，并根据其结果设计了高位钻孔钻场。计算结果表明：当钻孔间距从1 m减小到0.5 m时，抽放率明显增加；当抽放负压降到一定值时，对抽放率影响不大，应取20～30kPa比较合理；钻孔直径越大，瓦斯抽放率越高。
关键词：高位钻孔 抽放率 钻孔间距 钻孔直径
中图分类号：TD7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0071-01
瓦斯是煤矿井下发生爆炸的根源。据统计，仅1983-1994年间，我国就发生瓦斯事故675起，死亡4571人，直接经济损失150亿元。近年来，因瓦斯事故造成生命与财产安全损失更为严重[1]。瓦斯事故死亡事故中的死亡人数占总死亡人数的比重基本在80%以上[2]。 瓦斯的主要成分是甲烷，其温室效应是二氧化碳的20多倍，因此大量瓦斯气体释放到大气中，会带来严重的环境灾害。随着开采规模的扩大，以及新技术的应用，煤矿事故中煤与瓦斯突出事故日趋严重[3]。瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施，有效地提高瓦斯抽放浓度和抽放量，能够减少煤矿安全事故，将其变害为宝，具有重大的经济意义和环境意义。
1 高位钻孔抽放参数分析
高位钻孔抽放是采空区瓦斯抽放常用的方法之一，其抽放效果与抽放参数的选取直接相关，因此要提高瓦斯抽放率和瓦斯抽放浓度，必须选取合理的参数。1211工作面可采储量181万 t，设计日产量7325 t，综采工作面相对瓦斯涌出量预计为：6 m3/t，绝对瓦斯涌出量：30 m3/min，为低透气性煤层。本文以张集矿1211 工作面为背景，利用FLUENT软件进行数值模拟，确定采空区上覆岩层的三带位置，将钻孔布置在顶板裂隙带。根据高位钻孔抽放瓦斯模型，利用MATLAB软件，模拟瓦斯流场的二维等值线图，从而确定钻孔抽放参数。
1.1 钻孔间距
为了确定合理的钻孔间距，分别对0.5 m和1 m的钻孔间距进行了瓦斯流场与抽放率的模拟分析，如图1、2和3所示。从图中可以看出，钻孔直径为75 mm、抽放时间为1天时，钻孔间距为0.5 m比1 m的瓦斯流场变化幅度明显增大；抽放率的变化更为明显，钻孔间距为0.5 m比1 m的抽放率大了两倍以上，并且有随时间增加的趋势。因此，钻孔间距取0.5 m较合适。
1.2 抽放负压
在分别为不同抽放负压下的瓦斯流场图。从中可以看出抽放负压为0 MPa时比抽放负压为0.05 MPa时的瓦斯流场的变化幅度反而小，抽放率也较抽放负压为0.05 MPa时小，其原因可能是瓦斯供给源贫乏及钻孔漏气严重，这时就需要调整抽放负压。
提高抽放负压，对煤（岩）层中瓦斯压力差的增大是有限的，因为其极限值只能达到0.1 MPa，且由于受管路及钻孔密封性的影响，提高抽放负压会增加巷道空气量的漏入，影响抽放效果；同时提高负压对抽放设备的要求也有所提高，因而受到一定的限制。在不同负压下抽放率比较，可以看出，一定范围内，不同抽放负压对瓦斯抽放率影响不大。因此，抽放时要保证有一定的负压，同时不能太大，在0～0.05 MPa之间较合适，在高位钻孔抽放中，可取20～30 kPa。
1.3 抽放钻孔直径
在出了抽放负压为0.05 MPa，抽放时间为120 d时，不同钻孔直径下瓦斯抽放率随时间变化曲线。由图可知，在时间相同时，直径越大抽放率越高，但其增长的幅度远比直径增长的幅度小。钻孔直径的大小对抽放效果的影响主要表现在瓦斯沿钻孔流动的阻力有所不同，且相差不大，但是增大钻孔直径则施工难度将增大，且费用提高。在钻孔抽放中，现场一般取75 mm，在条件许可情况下尽可能采用大直径孔，以提高瓦斯抽放率。
2 结语
通过数值分析得到了高位钻孔时钻孔间距、抽放负压以及钻孔直径对瓦斯抽放率的影响规律。结果表明钻孔间距从1 m减小到0.5 m，可以明显提高瓦斯抽放率；抽放负压对瓦斯抽放率影响与负压范围有关，当抽放负压到达一定范围时，对抽放率的影响不明显；增大钻孔直径对提高抽放率有一定影响，但抽放率的增大幅度远小于钻孔直径增大幅度。该分析结果为高位钻孔抽放瓦斯参数的选取提供了理论指导。
参考文献
[1] 梁冰，孙可明.低渗透煤层气开采理论及其应用[M].科学出版社，2006.
[2] 马丕梁，范启炜.我国抽放瓦斯现状与展望[J].中国煤炭，2004，30（2）：5-8.
[3] 殷文韬，傅贵.我国近年煤与瓦斯突出事故统计分析及防治策略[J].矿业安全与环保，2012，36（6）：90-92.
关键词：高位钻孔 抽放率 钻孔间距 钻孔直径
中图分类号：TD7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0071-01
瓦斯是煤矿井下发生爆炸的根源。据统计，仅1983-1994年间，我国就发生瓦斯事故675起，死亡4571人，直接经济损失150亿元。近年来，因瓦斯事故造成生命与财产安全损失更为严重[1]。瓦斯事故死亡事故中的死亡人数占总死亡人数的比重基本在80%以上[2]。 瓦斯的主要成分是甲烷，其温室效应是二氧化碳的20多倍，因此大量瓦斯气体释放到大气中，会带来严重的环境灾害。随着开采规模的扩大，以及新技术的应用，煤矿事故中煤与瓦斯突出事故日趋严重[3]。瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施，有效地提高瓦斯抽放浓度和抽放量，能够减少煤矿安全事故，将其变害为宝，具有重大的经济意义和环境意义。
1 高位钻孔抽放参数分析
高位钻孔抽放是采空区瓦斯抽放常用的方法之一，其抽放效果与抽放参数的选取直接相关，因此要提高瓦斯抽放率和瓦斯抽放浓度，必须选取合理的参数。1211工作面可采储量181万 t，设计日产量7325 t，综采工作面相对瓦斯涌出量预计为：6 m3/t，绝对瓦斯涌出量：30 m3/min，为低透气性煤层。本文以张集矿1211 工作面为背景，利用FLUENT软件进行数值模拟，确定采空区上覆岩层的三带位置，将钻孔布置在顶板裂隙带。根据高位钻孔抽放瓦斯模型，利用MATLAB软件，模拟瓦斯流场的二维等值线图，从而确定钻孔抽放参数。
1.1 钻孔间距
为了确定合理的钻孔间距，分别对0.5 m和1 m的钻孔间距进行了瓦斯流场与抽放率的模拟分析，如图1、2和3所示。从图中可以看出，钻孔直径为75 mm、抽放时间为1天时，钻孔间距为0.5 m比1 m的瓦斯流场变化幅度明显增大；抽放率的变化更为明显，钻孔间距为0.5 m比1 m的抽放率大了两倍以上，并且有随时间增加的趋势。因此，钻孔间距取0.5 m较合适。
1.2 抽放负压
在分别为不同抽放负压下的瓦斯流场图。从中可以看出抽放负压为0 MPa时比抽放负压为0.05 MPa时的瓦斯流场的变化幅度反而小，抽放率也较抽放负压为0.05 MPa时小，其原因可能是瓦斯供给源贫乏及钻孔漏气严重，这时就需要调整抽放负压。
提高抽放负压，对煤（岩）层中瓦斯压力差的增大是有限的，因为其极限值只能达到0.1 MPa，且由于受管路及钻孔密封性的影响，提高抽放负压会增加巷道空气量的漏入，影响抽放效果；同时提高负压对抽放设备的要求也有所提高，因而受到一定的限制。在不同负压下抽放率比较，可以看出，一定范围内，不同抽放负压对瓦斯抽放率影响不大。因此，抽放时要保证有一定的负压，同时不能太大，在0～0.05 MPa之间较合适，在高位钻孔抽放中，可取20～30 kPa。
1.3 抽放钻孔直径
在出了抽放负压为0.05 MPa，抽放时间为120 d时，不同钻孔直径下瓦斯抽放率随时间变化曲线。由图可知，在时间相同时，直径越大抽放率越高，但其增长的幅度远比直径增长的幅度小。钻孔直径的大小对抽放效果的影响主要表现在瓦斯沿钻孔流动的阻力有所不同，且相差不大，但是增大钻孔直径则施工难度将增大，且费用提高。在钻孔抽放中，现场一般取75 mm，在条件许可情况下尽可能采用大直径孔，以提高瓦斯抽放率。
2 结语
通过数值分析得到了高位钻孔时钻孔间距、抽放负压以及钻孔直径对瓦斯抽放率的影响规律。结果表明钻孔间距从1 m减小到0.5 m，可以明显提高瓦斯抽放率；抽放负压对瓦斯抽放率影响与负压范围有关，当抽放负压到达一定范围时，对抽放率的影响不明显；增大钻孔直径对提高抽放率有一定影响，但抽放率的增大幅度远小于钻孔直径增大幅度。该分析结果为高位钻孔抽放瓦斯参数的选取提供了理论指导。
参考文献
[1] 梁冰，孙可明.低渗透煤层气开采理论及其应用[M].科学出版社，2006.
[2] 马丕梁，范启炜.我国抽放瓦斯现状与展望[J].中国煤炭，2004，30（2）：5-8.
[3] 殷文韬，傅贵.我国近年煤与瓦斯突出事故统计分析及防治策略[J].矿业安全与环保，2012，36（6）：90-92.