双动力钻割卸压增透技术在杉木树矿的应用

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1、2013年第38卷第1期能源技术与管理V01．38No．1EnergyTechnologyandManagementdoi：10．3969／j．issn．1672—9943．2013．01．001霎篱囊蹬麓臻：鬻黪黪联鬻臻鬻鬻；双动力钻割卸压增透技术在杉木树矿的应用李子全，陈大J『l-，林传兵，周军1(1．川煤集团芙蓉公司杉木树矿业公司，四川宜宾644501；2．中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州221116)[摘要]为解决杉木树矿瓦斯抽采钻孔影响半径小、施工量大以及工作面瓦斯超限和突出时有发生的问题，提出了双动力钻割卸压增透技术，设计了双动力钻头，分析了双动力钻头中喷嘴及高压射流的特点

2、和作用，在N2492风巷碛头实施了双动力钻割卸压增透技术，并进行了效果考察。结果表明，相对于普通抽采孔，割缝孔的抽采流量提高了1．86倍，割缝孔对煤体起到了很好的卸压增透作用，实施双动力钻割后，掘进工作面瓦斯超隈问题基本解决。[关键词]双动力；钻割；卸压增透；瓦斯[中图分类号]TD713+．3[文献标识码]A[文章编号]1672~943(2013)01-0001-03在机械切割头上的刀具周围，辅助钻具切割破碎O引言以增加破碎能力的一种方法。川煤集团芙蓉公司杉木树矿煤层赋存的构造双动力钻头中设计有6个喷嘴，喷嘴直径为复杂，煤层渗透率低。地质结构复杂，煤层厚、瓦斯2．5mm，其中3个喷嘴安装

3、在钻头上方，与钻进轴含量高，透气性差，瓦斯抽采困难。2010年全年瓦向成15。夹角，另外3个喷嘴安装在钻头中部，与斯抽采量2300万m，但瓦斯超限现象时有发生，钻进方向成90。夹角，6个喷嘴均匀分布。双动力对安全生产造成严重威胁]。该矿解决煤层开采钻头前方平均分布3个高压喷嘴，每个喷嘴破岩过程中的瓦斯涌出问题的主要措施除优先选择开效果相同，根据钻头的俯视效果，绘制破岩成孑L的采保护层外就是抽采瓦斯，加强瓦斯抽采、实现过程，如图1所示。“先抽后采”已被确立为瓦斯治理的治本之策。通过瓦斯抽采，可以有效地降低突出煤层的突出几率，减少煤层开采过程中的瓦斯涌出，确保煤矿生产的安全性。但是，杉木树矿

4、部分区域煤层打钻成孔率低，瓦斯抽放影响半径小，施工量大，成本高，抽采周期长，且瓦斯超限和突出时有发生，严重制约了矿井的安全生产。1．高压密封钻杆；2．高压射流喷嘴；3．高压射流水柱；4．被切割岩块基于上述原因，提出单一突出煤层双动力钻图1射流超前破岩示意图割卸压增透技术，消除煤与瓦斯突出危险，保证矿当高压水通过喷嘴后，首先作用在钻头前的井安全生产。煤体表面并破碎煤体，随钻头的旋转切割出环状1双动力钻割煤岩特点缝槽，此时射流对煤体的作用力最大；随着射流时间的增加和钻头的推进，使得破碎的环形面积继双动力钻割是指将水射流按一定的要求布置续增大，破碎深度增加，同时产生了大量的破碎岩石介质；当水射

5、流时间继续延长，喷嘴持续推进，基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)使喷距减小，水射流与周围介质相混合发生动量(2011CB201205)；国家自然科学基金(51074161)；国家科技十一五支撑计划(2007BAK00168—1)；煤炭资源与安全交换，虽然流速降低，但使得射流质量增加，最终开采国家重点实验室自主研究课题(sKLCRsM08x03)；煤使得钻孔不断向内外扩展。炭资源与安全开采国家重点实验室开放研究基金通过双动力钻头前面的破岩喷嘴，钻头前方(09KF09)；国家自然科学基金青年科学基金(50804048)形成了喇叭口状的缝隙。最终钻头前方射流在协2013年2月2李

6、子全，等双动力钻割卸压增透技术在杉木树矿的应用Feb．，2013同钻割破碎岩石时实现两个功能：一是冷却刀具，二是减少刀具承受的载荷。双动力钻头中部的3个喷嘴主要功能是，钻碛壅茎堕进过程中对钻孔进行扩孔并在退钻时进行间断式头三蒌虱割缝。通过中部喷嘴的作用，增加了煤体内部卸压空间，提高了钻孔的有效影响半径。L．L箜盥．1双动力协同钻割煤岩实现卸压增透的过程中，高压射流主要实现以下4个作用¨4]：①冷却刀2．2效果考察具，防止因温度升高而导致的钻具寿命降低；②高2．2．1流量、浓度结果分析压射流超前切割煤岩，在刀具周围形成自由面，降使用GIO模式煤气表，对N2492风巷碛头低围压，减少刀具破岩

7、时的受力，加快钻进速度；2、3割缝孔进行浓度和流量测定，对N2492风巷③刀具破岩后，射流进入煤岩体裂隙的弱面，扩展碛头4、5普通钻孔的参数进行考察，考察时间为煤岩体内部裂隙，促进其破碎；④钻头中部的喷嘴13d。由于未割缝的4#、5孔深与、3孑L相同，而实现对钻孔的扩孔割缝作用，大量的回水及时顺且条件相同，可比性高，故将4、5孑L与、3孔总畅带走切出的煤岩碎块及煤碴，以减小刀具的切流量和日平均浓度进行对比考察，抽采负压为割阻力，防止