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1、水力增透技术在低透气性煤层中试验探究【摘要】为提高高瓦斯压力、低透气性煤层瓦斯抽采效率，基于髙压水射流破煤原理，试验研究了水力冲孔卸压增透的防突机理。通过理论分析和现场施工试验相结合的方法，阐述了水力冲孔的工艺流程、水力冲孔消突技术的施工设计、提出了水力冲孔的施工要领，研究表明，采用底板抽放巷施工的钻孔与水力冲孔的综合区域消突措施，可有效的消除突出应力，大幅度的增加煤层的透气性，提高了瓦斯抽采效率。【关键词】底板岩巷水力冲孔区域消突透气性1矿井基本情况1.1交通位置鹤煤集团十矿位于鹤壁市老区最南部，距市区中心约9公里。矿井地理坐标为东经114°11’29〃〜11
2、4°13'04〃；北纬35°47730〃〜35°50734〃。矿井建井设计为立井式单水平上下山开拓方式，开采深度由+50m至-800m标高。矿区走向长约2.5〜5.5Km,倾向宽约0〜2.4Km,煤层平均厚度7m,面积为8.8648km2,生产规模60万吨/年。1.2矿井瓦斯基本情况鹤煤十矿属于煤与瓦斯突出矿井，相对瓦斯涌出量20.19m3/t,绝对瓦斯涌出量25.Ilm3/mino瓦斯含量分别为13.Im3/t—15.7m3/t,平均含量14.9m3/t,瓦斯压力为1.41MPa。透气性系数为0.03—0.045m2/(MPa.2.d),瓦斯解析指标K1值为0
3、.36ml(minO.5g),坚固性系数平均值为f=0.283,瓦斯放散初速度平均值为△p=19.531mmHg,煤样的吸附常数a=32.21m3/t,b=l.31MPa-l,煤的孔隙率平均值为4.243%。建井以来共发生过8次突出，最大突出煤量320to2.1底抽巷水力冲孔钻孔设计1310底板抽放巷水力冲孔钻孔是预抽煤巷条带煤层瓦斯的区域防突措施，即：沿下顺槽、切眼的设计位置向里内错20m、距煤层底板垂距15m左右，在底板抽放巷每向前延伸20m布置一个钻场，从底抽巷钻场打穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯。每个钻场布置3排、6列共18个孔径为130nmi的水力冲孔钻
4、孔，开孔行间距为400mm,列间距为800mm,钻孔终孔位置控制到煤巷上、下帮轮廓线外各15m,终孔位置均进入煤层顶板0.5mo水力冲孔试验地点在1310下底板巷5号钻场,6号钻场,现在5#钻场施工过瓦斯抽采钻孔后，通负压带抽后一段时间钻孔浓度、流量衰减快，抽采效果不理想。经研究决定采用水力冲孔再在该钻场内施工18个①110mm试验钻孔，其设计见图1、所示，由于该巷道围岩岩性较软(泥页岩)，再加上裂隙比较发育，在进行水力冲孔之前经行围岩注浆加固作业。通过注浆作业有效的解决了漏气，串气等问题，施工的水力钻孔封孔带抽后瓦斯抽放量明显提高。2.1.2?水力冲孔工艺流程
5、和操作系统水力冲孔系统主要由ZY-2300钻机、特制水力冲孔钻头、①25mm无缝高压钢管，以及乳化液泵、水箱、压力表、防喷装置、喷头，高压胶管等组成。水力冲孔工艺流程和安全措施按照以下要领操作：(1)将钻机按照设计的方位倾角支好后，钻进至见煤段穿过岩层0.5m后退出钻杆，将钻头换成冲孔钻头推进至见煤段开始冲孔。(2)水力冲孔时至少有4人施工，1人负责开泵，1人负责接钻杆，1人负责清煤，1人负责接水辨。(3)穿层钻孔水力冲孔时在钻场施工时先冲钻场顶上钻孔，再两帮，最后中间眼，以便下部钻孔泄压。(4)在钻杆钻进至见煤段时，将静压水管换成高压水管，用高压水开始冲孔。(
6、5)打开预先设置的高压水控制阀门向钻孔供水，水压设定在lOMPa---15MPa。(6)从见煤段开始每推进1.5m为一个冲孔区段和时间段，时间段(约10-15min)直至钻孔排除水变清澈时，再接下一根钻杆。(7)冲孔期间保证钻机给压均匀，匀速推进以便排粉顺畅，并做好计量考核在水力冲孔验收单上详细记录钻孔深度，见煤段长和岩段长（喷孔、夹钻、顶钻以及排粉变化情况），钻孔冲出的煤粉按矿车计量（一车为一吨），每孔少于1.5车的为不合格孔。（8）接钻杆人员，接卸钻杆时要先关闭高压水阀门，待卸压后方可接卸钻杆（9）水力冲孔过程中，施工人员要经常观察返水情况。若发现返水不畅或
7、异常时，应立即停止钻进，开钻机人员要反复推送钻杆，待钻孔返水正常时再缓慢钻进进行冲孔作业。水力冲孔时使用特制高压水冲孔钻头，在具有自喷能力且低透气的煤层中施工抽采钻孔；高压水经钻杆到达特制的高压钻头，在钻头旋转喷射，通过钻头的切割力和高压水力冲刷煤体，释放突出潜能以消除突出危险性的措施。5结语试验结果和研究数据分析可见，我们提出的水力冲孔机理与试验效果能有效验证，通过水力冲孔冲出的一定煤量和部分瓦斯使煤体的应力降低，从而是周围煤体也得到不同程度的卸压，从而使煤体的透气性得到提高，增加了瓦斯的排放量和抽采量，由以上设计施工和试验研究表明，通过穿层钻孔和水力冲孔相结
8、合，在相同数目钻孔的条件
