水力割缝增透技术在k2b煤层掘进条带预抽中应用

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1、水力割缝增透技术在K2b煤层掘进条带预抽中应用【摘要】针对K2b煤层掘进条带预抽效果差，预抽时间长的情况，采用高压水力割缝增透，提高煤层透气性和预抽效果，在减少防突工程量的同时，实现安全快速掘进。【关键字】高压水力割缝技术；掘进条带；应用1、前言松藻煤矿系煤与瓦斯突出矿井，可采和局部可采煤层共3层，均具有突出危险性，其中主采煤层K3b为严重突出危险煤层，K1突出危险性次之，K2b突出危险性最弱。至2008年止，全矿共发生煤与瓦斯突出45次，最大突出强度470吨，平均强度53.7吨/次。从矿井“地勘报告”得知，煤层突出危险性综合指标K

2、值为:Kl-27.6,K2b-15.5,K3b-142.0o根据矿井深部水平瓦斯基本参数考察结果：K2b煤层瓦斯压力1.72Mpa,瓦斯含量14.6m3/t,属难预抽煤层。施工穿层钻孔预抽K2b煤层的瓦斯，预抽浓度和流量均极低，预抽效果非常差。K2b煤层巷道掘进时施工防突验证预测钻孔时，经常出现超标和喷孔、卡钻和放炮瓦斯超限现象。同时,一但出现预测超标，就要停头施工排放钻孔或本层预抽钻孔。这样就增加了掘进队搬家次数，最重要是预测超标后就有煤与瓦斯突出的危险，给施工人员造成瓦斯和安全威胁。2、水力割缝技术在K2b煤层掘进条带预抽中的应

3、用情况为了提高煤层的透气性和预抽效果，缩短预抽时间，减少防突工程量，实现安全快速掘进突出煤层。因此，松藻煤矿在3211N运输巷、回风巷掘进条带预抽中开展了高压水力割缝技术增透的试验和应用，对提髙预抽效果，缩短预抽时间，减少防突工程量起到了显著的效果。2.1水力割缝增透技术工艺流程高压水力割缝设备由高压切缝钻头、高压钻杆（①50mm）、ZYG-150（或MK-4）钻机、BRW200/31.5型乳化液泵（额定压力为31.5MPa,流量为200L/min）等设备组成。施工的水力割缝钻孔均穿透煤层全厚，钻孔孔径①75mm,并准确记录每个钻孔

4、岩孔段、煤孔长度。单个钻孔施工完毕，便实滋高压水力割缝。割缝时，将25〜30Mpa的高压水通过高压切缝钻头上直径为①1.0〜2.0mm的喷嘴径向喷出，对钻孔煤孔段实施分段割缝或连续割缝，每个钻孔割缝时间10〜90mino通过钻机带动钻杆和高压切缝钻头旋转，高压水力沿钻孔煤壁径切割，在形成直径远大于煤孔初始直径的切缝，增加煤层瓦斯解析面，以达到提高煤层透气性的目的。2.2水力割缝增透技术预抽煤层瓦斯试验和应用情况松藻煤矿在3211N运输巷、回风巷掘进条带开展了高压水力割缝增透技术的试验，并对高压水力割缝预处理钻孔的布置方式、孔间距以及

5、预抽效果、时间等参数进行了考察。通过高压水在煤层内的切割作用，钻孔周围一部分煤体被高压水击落冲走，形成扁平缝槽空间，增加了煤体中的裂隙，提高了煤层的透气性系数，有利于煤层中瓦斯流动，从而有效地缩短了条带预抽时间，减少了防突工程量。2.2.1水力割缝增透钻孔布置方式3211N运输巷、回风巷掘进穿层条带预抽钻孔布置在其顶板方向的专用瓦斯抽采巷内。顺煤层走向每间隔8m布置一个预抽钻孔施工点，倾斜间距5.5m、7.7m并间隔布置，即相邻两个点分别为4个孔、7个孔。同时，对4个孔点中的2个孔进行高压水力割逢。终孔点分别位于巷道上帮轮廓线外20

6、m,下帮轮廓线外10m。预抽钻孔孔径①72mm,孔深8〜30m。所有预抽钻孔均穿透煤层全厚至顶板0.5m及以上。详细情况见图2。2.2.2水力割缝增透技术在掘进条带预抽中的实施情况在3211N回风巷（+80主石门〜+80N2石门段）的K2b煤层掘进条带预抽中实施高压水力割缝技术40次，共计80个钻孔;在3211N运输巷（+5主石门〜+5N2石门以北360m段）的K2b煤层掘进条带预抽中实施高压水力割缝技术62次，共计124个钻孔。在具体实施中，针对不同地点瓦斯含量和施工预抽钻孔时的瓦斯涌出、钻孔喷孔情况，采取了不同的割缝时间和压力的

7、方案。割缝压力一般在20〜28Mpa之间，单孔割缝时间一般在1〜3小时。钻孔终孔孔径e65mm、开孔孔径4>91mm、封孔长度8m,封孔材料为水泥、马丽散，倾角大于15°钻孔采用水泥砂浆机械封孔，倾角小于15°钻孔采用孔底马丽散、孔口水泥砂浆人工封孔。3、水力割缝增透后掘进条带效果分析3.1预抽效果分析掘进条带区域措施采取常规打孔预抽、高压水力割缝预抽进行效果对比分析（如表1）,其中：高压水力割缝后预抽单孔平均流量是是常规预抽的1.86倍；高压水力害缝后预抽平均深度是常规预抽的1.89倍。2050.383.50.1464.240.0

8、0073.2掘进防突预测超标情况对比3211N回风巷实施水力割缝增透的条带预抽区域措施段已掘进尺1175m,施工防突247轮988个孔，K1值无超标、无喷孔，放炮瓦斯超限1次。3211N运输巷实施水力割缝增透的条带预抽区域措施段已掘进