水力扩孔技术在深井石门揭煤防突中的应用.pdf

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1、18能源技术与管理2011年第1期doi：lO．3969~．issn1672—9943．20110t007水力扩孔技木在深并石门褐煤突中的应用张鹏，程丽，周汝洪，王艳华(1．煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆400037；2．淮南矿业集团公司新庄孜煤矿，安徽淮南232001)[摘要]为了保证矿井顺利安全的揭开淮南矿业集团新庄孜矿B煤层，根据矿井B煤层赋存及突出危险性情况，进行了水力扩孔试验。通过对水力扩孔后的钻孔瓦斯流量、排出煤屑率、瓦斯抽排率钻孔等指标的考察以及揭煤过程中防突效果的验证，综合分析认为：水力扩

2、孔技术在石门揭煤过程中可以提高钻孔瓦斯抽排效果，减少防突工程，加快石门揭煤速度。[关键词]水力扩孔；石门揭煤；防突[中图分类号]TD713+．34[文献标识码]A[文章编号]1672-9943(2011)01-0018-03水力扩孔原理是：钻孔施工后，钻孑L周围煤体1试验区基本情况一定范围内发生塑性破坏，原生裂隙和破坏裂隙淮南矿业集团公司新庄孜矿主采煤层A、B、发育，同时瓦斯的解吸和释放，使的煤体强度明显B、B，、B较复杂，其它煤层均较简单。井田内普降低，这为水力扩孔创造了有利条件。然后在已施遍发育相当数量

3、的中、小型构造，以压扭性为主。工的穿层钻孑L中，利用可喷出水力，又能自行旋转试验地点为一812m北一暗副斜井井底车场揭B的扩孔射流器对钻孔周围的煤体进行旋转切割。煤层。该车场设计按NE方向以方位角58o向前同时通过高压扩孔钻杆沿钻孔轴向方向运动形成施工石门，至B煤层顶板2m结束。B煤层的物对整个钻孔的径向连续扩孔。通过切割排出更多理性质为黑色，玻璃光泽，水平层理，参差状断口，煤炭，达到扩大钻孔直径，增加煤层的暴露面积和裂隙较发育，较硬，易碎，可选性高。煤岩结构简卸压范围，提高煤层的透气性，加大抽放或排放钻单

4、，中部夹0～0．4m泥岩矸石。该段煤层的倾角为孔的影响半径，提高钻孔的抽排瓦斯量和抽排效22。～26。，煤层硬度0．3～0．5，煤层厚度2．8～3．6m。果。从该矿历史突出资料和瓦斯地质角度来看，2．2水力扩孑L消突原理新庄孜矿B煤层共突出6次，其中石门1次，煤煤层中发生煤与瓦斯突出的动力，是煤层和巷5次，采煤工作面1次，始突标高一301m(深度围岩中的弹性潜能和瓦斯的膨胀能。因此只要能约325ITI)。矿井进入一812m水平开拓，石门揭穿足够释放引起煤和瓦斯突出的能量，就能达到预B煤层垂深达8301TI左

5、右，突出危险性明显增防瓦斯突出的目的。水力措施就是依靠高压水的加。另外，揭煤施工钻孔均不同程度地发生夹钻、冲击能力，使得受力煤体逐渐破碎，并向孔道方向顶钻的现象，且施工过程中多次发生严重喷孔的发生大幅度的移动，造成煤体的膨胀变形和位移，情况，喷出大量的煤和瓦斯，单孑L喷煤量达3t，因促使孑L道周围一定范围内煤体应力得以释放。同此，揭煤区域内B煤层突出危险性十分严重。时，孔道周围得到充分卸压的煤体裂隙显著增加，针对B煤层埋深大、突出危险性大等特点，从而大幅度提高煤层透气性，促进瓦斯解吸和排为了保证顺利安全的揭

6、开B煤层，决定在此进行放，大大减少煤层中的瓦斯含量，并使煤的塑性增水力扩孑L试验，加快瓦斯排放速度，提高揭煤安全高和湿度增加，达到既消除了突出的动力，又改变性和揭煤速度。了突出煤层的性质，从而起到在采掘作业时防止煤与瓦斯突出的作用。另外，通过高压水的浸泡，2高压水射扩孔及消突原理[1-3使得大面积煤体的硬度整体降低，弱化了煤层中2．1水力扩孔原理软硬分层的层理性质差异，调节了瓦斯压力分布，降低了瓦斯压力梯度，进一步避免了突出危险的基金项目：国家“十一五”科技攻关支撑项目(2007BAK28B01)发生。总的

7、说，水力措施增加了煤的塑性，降低了2011年第1期张鹏，等水力扩孔技术在深井石门揭煤防突中的应用19煤体内部的应力集中，提高了煤层的透气性，促进压水泵组成。水力扩孔器包括扩孔射流器、过滤装了瓦斯的释放，增加了防止煤和瓦斯突出的能力，置、高压扩孔钻杆和高压水泵等主要部件。高压水起到了综合防突的作用。泵主要技术参数为-额定压力25MPa，额定流量50～75L／min。当现场供水条件差时，还需增加一3水力扩孔设备个过滤储水箱。水力扩孔设备及工艺流程示意图水力扩孔的设备由水力扩孔器及其配套的高如图1、2所示。图1水

8、力扩孔设备及工艺流程示意图喷嘴旋转喷嘴轴保护套图2水力扩子L射流器及其结构示意图由5钻孔衰减曲线可知，钻孔自然瓦斯流量4水力扩孑L防突效果分析变化随着时间的延长，基本呈现陡减至衰减稳定4．1钻子L瓦斯流量考察的趋势，需要大约15d的时间。另外钻孔前4d时试验过程中，对B煤层考察钻孔的自然瓦斯间的瓦斯流量较大，但衰减较快，可见煤层原始透流量进行了对比分析。图3为考察钻孔瓦斯流量气性较差，单纯利用排放钻孔来卸压及排放