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在抽采實(shí)踐中,經(jīng)常遇到的問(wèn)題是:鉆孔直徑應(yīng)該多大?鉆孔間距應(yīng)該多大?現(xiàn)以本煤層抽采為例進(jìn)行分析。
鉆孔抽采本煤層瓦斯屬于徑向不穩(wěn)定流動(dòng),在瓦斯流動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),鉆孔穩(wěn)定的瓦斯流量基本上與煤層原始瓦斯壓力和鉆孔內(nèi)瓦斯壓力平方差成正比,與煤層透氣性系數(shù)A成正比,與鉆孔半徑的1/3~1/5次方成正比。當(dāng)流動(dòng)為穩(wěn)定流時(shí),鉆孔瓦斯徑向流動(dòng)的流量與鉆孔半釋、鉆孔抽采半徑、煤層透氣性系數(shù)和煤層厚度有如下關(guān)系式:
從式(6 - 32)可以看出,加大鉆孔半徑能起到增加瓦斯抽采量的效果。假定鉆孔抽采半徑為10 m,鉆孔半徑從0.1 m增大到1 m,則鉆孔瓦斯流量變化為2倍。就是說(shuō),孔徑增大10倍,鉆孔瓦斯流量才增加2倍,因此,以增加鉆孔孔徑來(lái)提高瓦斯抽采量是有限的。增加鉆孔孔徑在施工中也較難實(shí)現(xiàn),對(duì)于突出煤層,鉆孔孔徑過(guò)大還會(huì)導(dǎo)致煤與瓦斯突出,所以《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》中要求鉆孔直徑一般為75~120 mm,若鉆孔直徑超過(guò)120 mm時(shí),必須采用專門的鉆進(jìn)設(shè)備和制定專門的施工安全措施。
通過(guò)提高抽采負(fù)壓來(lái)增加抽采量效果也不大。根據(jù)式(6 -32)可知,Q與(po2-p2)成正比,而煤層原始瓦斯壓力比鉆孔內(nèi)瓦斯壓力大,即使抽成真空,也不能產(chǎn)生較顯著的效果。
對(duì)于本煤層抽采,鉆孔間距對(duì)抽采效果和抽采成本最為關(guān)鍵。而鉆孔間距又與鉆孔的有效抽采半徑有關(guān)。有效抽采半徑隨抽采時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增大,當(dāng)時(shí)間達(dá)到某一臨界值時(shí),抽采半徑達(dá)到極限值。若兩個(gè)鉆孔間距超過(guò)極限半徑的2倍,則無(wú)論怎樣延長(zhǎng)抽采時(shí)間,鉆孔之間煤體中的瓦斯總有一部分抽不出來(lái)。而鉆孔過(guò)密時(shí),打鉆成本顯著增加。