高压脉冲水射流快速石门揭煤技术及应用研究2

《高压脉冲水射流快速石门揭煤技术及应用研究2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、高压脉冲水射流快速石门揭煤技术及应用研究研究单位：中平能化集团瓦斯研究重庆大学汇报人：吕有厂本技术旨在研究利用高压脉冲水射流增加低透气性煤层透气性、强化瓦斯解析的新方法，研制出集钻孔、切缝、冲屑、水动力致裂为一体的快速石门揭煤关键技术与成套装备，并应用于煤矿石门揭煤工程以达到提高钻孔速度、增大瓦斯抽采效率、缩短石门揭煤周期的目的。汇报内容一研究背景及意义主要研究内容二技术先进性及推广效果三四经济与社会效益五工程应用实例我国是世界上煤与瓦斯突出最为严重的国家之一，至2009年，仅国有重点煤矿就有突出矿井250多对，共发生突出3万多次，石门揭煤的突出次数约占总数6.

2、7%，但矿井最大突出强度（上千吨的特大型煤与瓦斯突出）80%以上发生在石门揭煤工作面。原有安全技术已难以适应当前煤矿安全高效生产的迫切需求。一、研究背景及意义放炮器（二）煤与瓦斯突出案例2009年05月30日，松藻同华煤矿石门揭煤发生特大型突出，突出煤量3000t，瓦斯量28.2万立方米，死亡30人。2009年11月21日，鹤岗新兴煤矿误揭煤层发生特大型突出，突出煤岩量3098t，瓦斯16.63万立方米，并引发瓦斯爆炸，死亡108人。1、瓦斯参数测定突出危险性预测2、切缝半径考察初步拟定区域措施3、高压脉冲水射流石门揭煤方案设计设计方案审查4、区域防突措施开展区

3、域措施效果检验区域措施效果验证5、安全防护下的揭煤石门揭煤安全评价石门揭煤防治煤与瓦斯突出流程代表:过程代表:过程节点快速石门揭煤解决如何增加煤层透气性、提高钻孔影响半径。平顶山矿区是瓦斯灾害重灾区，具有煤与瓦斯突出、冲击地压以及高地温等灾害。随着开采的延深，瓦斯含量、瓦斯压力、地温逐年增加，突出的危险性越来越大。现有15对煤与瓦斯突出矿井，3对发生过冲击地压现象矿井。矿区自1984年发生第一次煤与瓦斯突出以来，累计发生突出154次，平均突出煤量112.9t/次，平均瓦斯量6864m3/次，石门揭煤3次突出，占2.0%。2010年6月13日，十三矿过煤门期间发生

4、煤与瓦斯突出事故，突出煤量1133t，瓦斯涌出量27.2万m3。石门揭煤煤与瓦斯突出其突出量大、突出强度高，是危害性最大的一种突出形式。1.石门揭穿突出煤层时严重威胁矿井生产安全开采深度变化时瓦斯压力、含量表具有以下特点：突出危险性大瓦斯含量高（深部区域超过30m3/t）开采深度大（个别矿井深度超千米）煤层透气性系数在0.0001-0.0228mD,属于低透气性难以抽采煤层2.平煤矿区煤层瓦斯赋存特征3.石门揭煤时存在问题钻孔数量多、密度大，造成工程量大、施工时间长；钻进过程中，瓦斯动力现象明显，巷道瓦斯超标；抽放浓度低，抽放量少，抽放时间长；石门揭煤时间长，严

5、重制约着矿井采掘正常接替工作。4.国内外研究现状增大煤层卸压范围、增加煤层透气性是防治煤与瓦斯突出、缩短石门揭煤周期的主要思路。主要措施有：震动放炮和松动爆破、水力冲孔、水力压裂、酸化处理等。存在问题：设备昂贵、工艺复杂、效果不明显。关键科学问题如何在低透气性煤层中诱发煤体应力场及裂隙场动态演化，促使煤层裂隙充分发育以提高煤层透气性及瓦斯解析率。关键技术问题如何提高瓦斯抽采半径和抽采量以缩短瓦斯预抽时间，达到快速石门揭煤的目的。5.拟解决的关键科学与技术问题二、主要研究内容快速石门揭煤关键技术及工艺研究高压脉冲水射流在煤层中的动力效应研究高压脉冲水射流的动力特性

6、研究快速石门揭煤关键技术与应用研究1.高压脉冲水射流的动力特性研究利用高速水流在赫尔姆兹振荡腔室内的涡旋特性和对磨料的卷吸特性，研究出一种在喷嘴出口产生压力脉动和自激空化且高度聚能的自激振荡脉冲水射流。（1）高压脉冲水射流形成机理研究特性一：压力脉冲特性射流将产生高速脉动，其振荡频率可达200～1000Hz脉冲峰值压力是平均压力的2.5倍。（2）高压脉冲水射流的动力特性研究高压脉冲射流中磨粒运动方程特性二：自激空化特性在淹没条件下，压力振荡波动将诱发空泡产生，当空泡在极短时间内溃灭时会产生瞬时高压（>100MPa）和空化声振（>120Bb）。建立了多相振荡射流中

7、空泡溃灭过程的动力学模型:特性三：切割破碎煤岩特性高压脉冲水射流对煤岩主要实行脉冲动力破碎，在特硬岩石-花岗岩上作切割破碎实验，利用纯水射流需600MPa才能实现有效切割，而脉冲磨料射流，只需20MPa就能达到同样的效果。对比纯水射流普通磨料射流高压脉冲射流破碎花岗岩所需泵压>600MPa>100MPa20～30MPa2.高压脉冲水射流在煤层中的动力效应研究动力效应一：增大瓦斯涌出自由面、促进煤体卸压利用高压脉冲水射流在低透气性煤层中脉动冲击钻孔、切深槽，增大瓦斯涌出自由面，促使煤体大范围快速卸压，提高煤层透气性，促使瓦斯解析。高压脉冲射流作用下煤体内任意一点的

8、应力动力效应二：动力致裂