果表明,钻孔应布置在距离回风巷30m以内,钻孔间距在200~300m之间。潘一矿的地面钻孔抽放采空区瓦斯流量为5~15m3/min,浓度为60~85%。张北矿地面钻孔抽放采空区瓦斯流量为10~25m3/min,浓度为60~80%。谢桥矿地面钻孔抽放采空区瓦斯流量为10~20m3/min,浓度为60~90%。谢一矿的一个地面钻孔抽放采空区瓦斯量为4~5m3/min,浓度为50%。 通过以上对淮南矿区地面钻孔抽放采空区瓦斯实施效果的归纳,可以看出:通常情况下,这些钻孔在正常工作期间,瓦斯抽放量和瓦斯浓度均较高,平均流量为15m3/min,平均瓦斯浓度为80%,抽放效果较好。当工作面推过钻孔40~100m时,钻孔瓦斯流量和浓度都增到最大值。 2.井下顺煤层枝状长钻孔预抽煤层瓦斯技术。在山西大宁矿,引进澳大利亚生产的VLD-1000定向千米钻机,采用导向和纠偏装置调整钻进方向,并根据煤层强度确定排渣方式和参数。VLD定向钻机从2003年4月开始在大宁矿调试、运行,到2004年4月末的一个整年,总共钻进进尺为78484m,创下了单台VLD定向钻机在井下定向钻进的世界纪录。到2004年9月底,VLD钻机已经完成了定向钻孔160个,总进尺达到了112,716m,最长的钻孔达到了1005m,有20个钻孔的长度在800m以上,钻孔布置如图11所示。 对不同深度钻孔的抽采效果进行了现场试验和考察,将钻孔按深度分为800m、600m、400m组。不同深度千米钻机枝状长钻孔抽采效果如表3所示。由此可以看出,钻孔深度为800m组的钻孔总钻进长度是钻孔深度400m组的153%,其抽采第1年、第2年及800d的总累计抽采量是钻孔深度400m组的133%~139%;钻孔深度为600m组的钻孔总钻进长度是钻孔深度400m组的145%,其抽采第1年、第2年及800d的总累计抽采量是钻孔深度400m组的106%~121%。随着钻孔深度的增加,钻孔的累计抽采总量也相应增加,说明增加钻孔长度对提高抽采效果是可行的。在煤矿井下实施千米钻孔后,既可大幅度减少抽采巷道工程量,并能实现大面积预抽。 钻孔在第2年末的总累计抽采量与第1年末相比增加了14%~28%,而在800d时的总累计抽采量与第2年末的相比仅增加了1%左右。由此可得出,钻孔的合理抽采时间以1~2年为宜。 大宁矿首采面长500m、宽320m,于2003年开始实施千米钻机枝状长钻孔,钻孔间距15m左右(共计12个孔、34个水平分支),钻孔深度为500m左右、钻进总进尺11000m,抽采时间为2.0年。经考察单孔平均总抽采量为1.0Mm3。首采面的煤层气含量为14m3/min,由此计算首采面的预抽率为51.44%;2005年矿井煤层气涌出量为184.8m3/min、其中抽采量为130m3/min,矿井煤层气抽采率为70.35%。 三、瓦斯灾害监测技术 瓦斯灾害监测是及时发现瓦斯灾害隐患的关键手段,主要包括传感器技术和监控网络系统两部分。 1.红外瓦斯传感器技术。红外瓦斯传感器主要利用瓦斯气体对某一特定波长红外光吸收性能与瓦斯浓度之间存在一确定关系,通过测定特定波长红外光被吸收的程度反映瓦斯浓度值的原理进行工作。 对研制的红外传感器进行的测试结果为:瓦斯浓度为0~5%之间时,最大绝对误差为0.06%CH4,最大线性度偏离0.06%,平均响应时间7秒48,0~40℃温度变化时显示误差为±0.02%CH4,为期10天稳定性试验零点漂移最大为0.01%,显然具有较好的性能。实际上红外瓦斯传感器能够测量0~100%CH4的测量范围。 2.宽带监控系统。KJ90分布式网络化煤矿综合监控系统主干传输平台即采用了基于IP的工业以太网通信技术,将地面以太网技术直接延伸至煤矿井下环境,为矿井构筑了先进、可靠、标准、高速、宽带、双向的综合信息传输平台,使得矿山安全和综合自动化系统的各种监控设备、自动化过程控制设备、语音通讯设备、图象监控设备等都以IP方式接入。并与煤矿企业的Internet/Intranet整体架构实现无缝连接。 四、瓦斯灾害预警技术 瓦斯灾害的有效预防与矿井管理水平密切相关。然而,瓦斯灾害的发生具有许多相关影响因素,且这些因素都是动态变化的,单纯靠人来掌握所有相关因素的变化以及可能到能导致的结果是非常困难的。为此,我们提出了瓦斯灾害预警技术的研究,通过建立大量的信息数据库,并通过监控系统监测各相关影响因素的变化,利用试验研究得到的相关模型,实现对瓦斯灾害预警,并提出合理的消除瓦斯灾害隐患的建议,利用技术提升矿井安全生产的管理水平。 预警系统基于ARCInfor三维地理信息系统平台进行开发,使过程和结果具有直观性。预警系统主要具备: 1.瓦斯地质赋存预测。瓦斯地质赋存预测主要是以绘制瓦斯压力等值线、瓦斯含量等值线、地质构造对煤与瓦斯突出的影响等为目标,研究基于地理信息(GIS)技术的瓦斯地质赋存状况预测方法及软件计算程序。在本系统中,主要研究开发了地质构造的维护、查询,地质单元的划分与智能识别,地质单元的瓦斯压力等值线绘制、瓦斯含量等值线绘制、等值线分范围查询及分布图查询等功能。 2.区域煤与瓦斯突出危险性预测。区域煤与瓦斯突出危险性预测主要以绘制突出危险区域分布图为目标,其预测基础是煤矿实际生产需要而测定的若干瓦斯压力、瓦斯含量等基本参数测点。区域预测的方法包括瓦斯地质法、综合指标法、钻孔动力现象判断法和其它现象综合判断法,区域预测的结果就是各个专业模块计算结果的并集。区域预测结果分为突出威胁、突出危险和严重突出危险三级,结果图可以进行交互查询、打印和共享发布。 3.采掘工作面煤与瓦斯突出危险性预测。采掘工作面煤与瓦斯突出危险性预