煤层水力冲孔卸压增透技术

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1、集团有限公司研究开发项目立项书研发项目名称:煤层水力冲孔卸压增透技术申请承担单位：对外合作单位：领导协调人：项目负责人：研究起止时间：集团有限公司制集团有限公司幟开发项目立项书研发项口名称I煤矿水力冲孔卸压增透技术一、立项依据（一）、项目背景、国内外现状、水平和发展趋势煤矿生产规模为60t/a,矿井可采煤层4层，即4、5、9、13号煤层，其中仅9号煤层全区可采，属稳定、较稳定煤层；根据《贵州省'矿业有限公司9号煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》和贵州省能源局文件（黔能源发【2012】498号）关于毕节市工业与能源委员会《关于请求审批毕节市2012年度旷井瓦斯等级鉴定报告》的

2、批复结论为：矿井绝对瓦斯涌出量为2.95m3/min,瓦斯放散初速度厶P二31；坚尚性系数f=0.33；瓦斯压力P=0.80MPa；9号煤层钻孔瓦斯流量衰减系数为0.9729d煤层瓦斯属于较难抽煤层；9号煤层具冇煤与瓦斯突出危险性,为突出煤层，矿井按有煤与瓦斯突出危险进行管理。随着矿井的开采，矿井石门揭煤工作面及煤巷掘进工作面面临煤层突出危险性威胁及瓦斯涌出量增加对生产的制约,为提高煤层瓦斯预抽效果、缩短瓦斯预抽时间，达到捉高抽采量、减少措施工程量、缩短措施时间和实现安金快速消除工作面突出危险H的，防治突出和治理瓦斯超限问题，矿井将进行煤层水力冲孔增透技术的实验。国内外

3、很多学者很早以前就开始了水力冲孔技术理论和应用的研究。水力冲孔是在冇煤（岩）安全柱隔离的条件下利用高压水射流破碎煤体，在一定时间内冲出大量煤体,形成较人直径的孔洞，从而破坏煤体原应力平衡状态，孔洞周围煤体向孔洞方向发牛大幅度位移，促使应力状态重新分布，集中应力带前移，有效应力降低；其次煤层中新裂缝的产生和应力水平的降低打破了瓦斯吸附与解吸的动态平衡，使部分吸附瓦斯转化成游离瓦斯，而游离瓦斯则通过裂隙运移得以排放，大幅度地释放了煤体及围岩中的弹性潜能和瓦斯膨胀能，煤层瓦斯透气性显著提高；最后，高压水润湿了煤体，煤体的槊性增加，脆性减小，可降低煤体中残存瓦斯的解吸速度。水力冲

4、孔过程冲出了大量瓦斯和一定数量的煤炭，因此在煤休中形成一定的卸压、排放瓦斯区域，在这个安全区域内，破坏了突出发生的基础条件，进而达到消除煤与瓦斯突出Z目的。煤层水力冲孔增透技术适用范閑和优越性主要体现在以下三个方面：（1）适用煤层特征：采深大、地应力大、煤层松软、透气性低、瓦斯含量高、瓦斯压力大。（2）瓦斯治理和消突闲难：由于右门揭煤前未揭开煤层，煤层没冇卸压，透气性低，需要耗费大量时间和工程量抽放，消突效果不佳，造成采掘接替紧张。（3）水力冲孔措施利用岩石巷道为安全屏障，采用水力作用冲出部分煤体和瓦斯，貝有较好的卸压增透效果，可提高抽放效率，实现安全快速区域消突。（二）

5、项目研究开发对本企业、行业的推动（带动）作用穿层钻孔预抽煤层瓦斯是突出矿井无保护层开采时防治煤9瓦斯突出主要技术措施，也是解决拓瓦斯、低透气性煤层煤巷掘进过程中瓦斯超限的一种常川方法。研究农明，钻孔直径是影响穿层钻孔预抽瓦斯效果的主要因索。所以，如何增大预抽钻孔的直径，扩大钻孔的有效影响范囤，提高钻孔的预抽效果就显得尤为重要。钻孔直径的增大一方面扩大了煤壁的暴露面积，使得瓦斯的排放通道增加；另一方面也增大了煤体的卸压范围使煤层的透气性増人，有效的提高钻孔的抽采效果。但是使用矿用钻机直接施工大直径钻孔存在容易塌孔、难以排除煤渣以及成孔率低的弊端。另外钻机的符合也骤然增大，给

6、钻孔施工带來一定的难度。穿层钻孔的穿煤段长度占整个钻孔匕度的比例较小，一般为儿十分Z—，从技术和经济两个方而综合考虑完全没有必要整个钻孔都采用大直径钻孔施工的方法。对掘进巷道所在煤层进行穿层钻孔水力冲孔卸压增透技术，不仅可以消除煤与瓦斯究出发生的诱发因索，而且消突范围较大，-同时可实现消突措施与掘进施工的时间和空间分离，两者的平行作业使得快速掘进成为现实，有效的缓解了矿井接替紧张的局面。（三）现有研究开发基础根据《煤矿瓦斯抽采棊本指标》（AQ1026-2006）4.1条和公司相关规处：突出煤层工作而采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将

7、瓦斯压力降到煤层始突深度的煤层瓦斯圧力以下，必须将瓦斯含量降到7m3/t以下，或将瓦斯压力降到0.7MPa以下。在此基础上，具备采取水力冲孔消突技术措施条件的，尽量采取水力冲孔技术措施，进一步消除煤层突出危险性。矿井一采区9号煤层钻孔流量衰减系数0.9914（1-，平均钻孔流量衰减系数为0.9729d-l,煤的破坏类盘为IV类，坚尚性系数为0.33,瓦斯压力为0.80MPa,瓦斯含量为12.79m3/t。矿井一采区9号煤层瓦斯含量、瓦斯压力较高，煤层透气性低，属于较难抽采煤层。矿井揭煤期间需要耗费人量时间和工程量抽采，为了提高