水力冲孔卸压增透技术在义安矿的应用.pdf

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1、煤矿现代化2015年第1期总第124期水力冲孔卸压增透技术在义安矿的应用王汉斌(洛阳义安矿业有限公司，河南新安471800)摘要为了解决义安矿高瓦斯、低透气性、抽采效果差等问题，采用水力冲孔卸压增透技术对这些问题进行治理。主要介绍水力冲孔卸压增透技术的消突原理及其施工工艺。工程实践表明，冲孔后煤层瓦斯压力降至3．5m／t，瓦斯压力为OMPa，煤层透气性提高，瓦斯抽采效果明显改善。为矿井的安全生产提供保障。关键词突出煤层；水力冲孔；卸压增透；效果考察中图分类号：TD713．3文献标志码：B文章编号

2、：1009—0797(2015)01—0041—03射应力波，形成动态复杂的应力场ll_2】。其次，高能量1工程概况的高压射流破碎煤体，使煤体原有的应力场发生变义安矿22011工作面位于井田西翼，是该矿首化，煤体内部煤体瓦斯压力梯度以及高压射流残余能个仰采工作面。主采下二叠统山西组二煤层，煤层量反射波加强了破碎孔周围的煤体的破碎，使得孔洞结构较为简单，厚度变化快，0．3～13．8m，加权平均煤进一步扩大；同时，煤、水、瓦斯的排出，受周围压应力厚4．9m，半亮型煤，煤层倾角3。～l0。，煤层底板标

3、作用，深部煤体向孔洞周围靠近，孔洞周围地应力降高在⋯329407m；倾斜长壁放顶煤开采；通风方式低，透气性系数增加，瓦斯压力及瓦斯含量逐步减小[31为“一进一回”u型全负压通风；胶带、轨道顺槽均沿。对于近于脆性的煤体而言，煤体在高压水射流冲顶板掘进，其中胶带顺槽设计长度为640m，轨道顺击下破碎效果更加明显。最后，在煤体内部裂隙发育槽设计长度为610m，切眼设计长度130m，全锚网索的情况下，高压水流通过裂隙进入煤体，在裂隙内转支护。根据现场测定二煤层瓦斯含量为14．55m3／t，变为水静压力，

4、在裂隙接触面上形成强作用力的水楔瓦斯压力1．50MPa，煤体坚固性系数f为0．19，瓦斯，裂隙进一步扩散和发育，最终引起煤体碎裂。通过放散初速度△P为26．48，该采区具有严重的煤与瓦水力冲孔，煤体发生膨胀变形，煤层压力得到释放、裂斯突出危险。隙发育、透气性增高，有利于瓦斯排出，降低钻孔附近煤层瓦斯含量【5】，有效预防煤与瓦斯突出的发生。2水力冲孔卸压增透原理3水力冲子L技术现场应用水力冲孔卸压增透技术是有效预防煤与瓦斯突出的手段之一。其基本原理为：以水为媒介，通过泵3．1钻场及钻孔布置参数等机

5、械装置提高水的压力，形成高压水射流，利用岩在22011底板巷的每隔30m布置水力冲孑L钻钻柱或煤柱为安全屏障，通过较小的钻孔进入煤岩体，场，共计12个。底板巷与轨道顺槽间隔8m(水平方具体水力冲孔系统布置示意图见图1。向)。依据该矿现场试验得出水力冲孔有效影响半径为5～8m，平均6．5m，倾向控制范围29m，走向控制范围36m。钻场设计间距30m，确保无空白带。以3号钻场为例，钻场内布置20个钻孔，布置方式如图2所示。＼／／一《4．7／10『II／：；=＼图I水力冲子L系统布置示意图—n／2／／

6、。＼高压水射流对煤体的破坏首先是高压水滴撞击煤体，通过水射流脉冲的冲击力作用下形成能量包，—一I如”＼l／”一、遘煤体受冲击点发生挤压变形，同时向周围煤体传递、鞋穗应力波，应力波传递过程中遇不同介质界面产生反图23号钻场布置方式示意图·41·煤矿现代化2015年第1期总第124期3．2冲孑L工序l0号考察孔流量变化曲线见图3。(1)打钻。使用108ram以上的钻头，依据预定孔·_．一{警毒飙--·一g等毒豢孔，警毒攀耗·-·一le蟹考察藐径和角度施工，详细记录排渣情况，并准确判定煤层位置。(2)

7、冲孔。冲孔前需安装防喷装置，将喷嘴送达煤层中预定的位置，设置泵水压在18MPa，开泵进行作业，从外向里逐渐冲孑L，并不断地抽拉钻杆，方便排渣。冲孔后再从里向外冲孔，同时采用“边进边退”的方法，直至清水流出为止。33封孑L与抽采图3考察孔流量变化曲线图水力冲孔结束后，使用水泥砂浆迅速封孔，封孔由图可知，冲孔后考察孔流量变化经历了一个长度控制在12m以上，封孔后采用3寸的钢丝软管“增大一平稳一减小”的衰减过程，时问跨度在与l0寸永久抽采瓦斯管路相连接，24h待水泥砂浆15～20d左右，相当于其衰减时

8、间往后延迟，非常有利凝固后开始抽采作业。于提高抽放。4_3冲孔前后瓦斯压力和瓦斯含量考察4水力冲子L效果考察在未进行水力冲孔技术措施前，在22011工作22011丁作面底板巷共布置l2个钻场，160个面布置煤层原始瓦斯含量和瓦斯压力测点，水力冲钻孔，每孑L冲^出《懈譬煤、特#量壤0鼙．5瓣t舔／m趟～1．0fm，单孔最大达到孔前后数据变化见表3。eO^viee5tim，累计出始煤辨量艚铸为8辩10竹t，能累札计0冲孑L体积550．8m，平表3冲孔前后瓦斯参数变化均每孔冲孔体积3．46m。4．1冲