高壓水力割縫增透技術(shù)成果(報(bào)公司)6

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1、科技成果獎(jiǎng)申報(bào)表項(xiàng)目名稱(chēng)高壓水力割縫增透技術(shù)研究及應(yīng)用主要完成者唐懷林樊樹(shù)槐魏明何超董隨志段啟剛陳奇任務(wù)來(lái)源公司下達(dá)計(jì)劃編號(hào)和名稱(chēng)工作起止時(shí)間2011.1～2011.4成果用于生產(chǎn)時(shí)間2011.5～今申報(bào)部門(mén)南桐煤礦通瓦科成果登記號(hào)基層編號(hào)礦業(yè)公司編號(hào)16主要內(nèi)容：一、概況：南桐煤礦系煤與瓦斯突出礦井，已開(kāi)采至-450m七水平。開(kāi)采的4#、5#、6#煤層均屬突出危險(xiǎn)煤層,其中5#煤層作為保護(hù)層首先開(kāi)采對(duì)4#、6#煤層進(jìn)行保護(hù)。5#煤層掘進(jìn)前瓦斯治理主要是在對(duì)應(yīng)的矽抽巷施工常壓水洗穿層鉆孔對(duì)待掘5#煤

2、層營(yíng)造掘進(jìn)條帶安全屏障，但由于5#煤層透氣性差，隨著開(kāi)采水平的加深，在高地壓力和瓦斯壓力的作用下，現(xiàn)有瓦斯治理技術(shù)和裝備越來(lái)越不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，主要表現(xiàn)在鉆孔抽放率低、預(yù)抽時(shí)間長(zhǎng)、效果差，抽放措施難以實(shí)施到位，需施工大量的穿層預(yù)抽鉆孔方能達(dá)標(biāo)。為加快瓦斯治理步伐，南桐煤礦采用乳化泵配合ZYW-1200型鉆機(jī)，進(jìn)行“高壓水力割縫煤層增透試驗(yàn)”，并進(jìn)行了推廣及應(yīng)用。二、高壓水力割縫工藝流程及作用原理1、高壓水力割縫工藝流程高壓水力割縫設(shè)備由高壓切縫鉆頭、高壓鉆桿（Φ50mm）、ZYW-1200鉆機(jī)、乳化

3、液泵等設(shè)備組成。施工的水力割縫鉆孔均首先采用常壓水穿透煤層全厚，鉆孔孔徑為Φ75mm，并在施工過(guò)程中準(zhǔn)確記錄每個(gè)鉆孔巖孔段、煤孔長(zhǎng)度。然后采用高壓水通過(guò)專(zhuān)制的割縫器對(duì)鉆孔煤孔段對(duì)煤孔段進(jìn)行割縫；割縫刀數(shù)根據(jù)煤孔長(zhǎng)度確定（每間隔0.8m割一刀），16每個(gè)刀割縫時(shí)間為15～60min。水力割縫示意和設(shè)備布置圖詳見(jiàn)下圖。圖中：1-水箱，2-乳化泵，3-溢流閥，4-球形閥，5-壓力表，6-高壓水管。7-高壓密封輸水器，8-高壓密封鉆桿，9-鉆機(jī)，10-高壓密封鉆桿，11-自動(dòng)切換式切縫器，12-鉆頭。2、作

4、用原理一般情況下，具有突出危險(xiǎn)的煤層高地應(yīng)力和瓦斯壓力的作用下，內(nèi)部孔隙和裂隙都很小，為了增大煤體的透氣性系數(shù)，只有人為的采取措施使煤層卸壓或在煤層內(nèi)部中造成空隙，改變煤體結(jié)構(gòu)，溝通及擴(kuò)展煤層內(nèi)部的裂隙網(wǎng)。我礦4#、6#煤層通過(guò)開(kāi)采5#保護(hù)煤層卸壓，但對(duì)于首先開(kāi)采的5#保護(hù)煤層而言，只有在煤層內(nèi)部本身采取措施，在煤層內(nèi)部中造成空隙，改變煤體結(jié)構(gòu)，使原有在高壓狀態(tài)煤體的微孔隙張開(kāi)，造成新裂隙即局部卸壓，來(lái)改善煤層內(nèi)部瓦斯流動(dòng)狀況，達(dá)到良好的預(yù)抽、預(yù)排效果。而高壓水力割縫通過(guò)鉆機(jī)帶動(dòng)鉆桿和切縫鉆頭旋轉(zhuǎn)，

5、將高壓水通過(guò)切縫鉆頭細(xì)射流沿鉆孔煤壁切割，在鉆孔煤孔段中割出一條（或數(shù)條）一定寬度、高度的扁平縫槽，從而在煤孔形成直徑遠(yuǎn)大于初始直徑的縫槽，16以此改變煤體結(jié)構(gòu)，造成新裂隙及局部卸壓條件，達(dá)到提高煤層透氣性、提高預(yù)抽率的目的。三、試驗(yàn)情況1、試驗(yàn)地點(diǎn)及概況-325m7502抽放巷道斷面圖試驗(yàn)地點(diǎn)為-325m7502矽質(zhì)灰?guī)r抽放巷，該區(qū)域位于屬突出危險(xiǎn)嚴(yán)重區(qū)域，該抽放巷位于我礦南翼-325m水平二石門(mén)至四石門(mén)之間，走向長(zhǎng)560m，埋深645m，兩石門(mén)5號(hào)煤層均已揭露，抽放巷道采用錨桿支護(hù)。抽放巷道凈寬

6、2.6m、中高2.1m，詳見(jiàn)下圖。3.1m2.8m2、施工情況-325m7502矽質(zhì)灰?guī)r抽放巷現(xiàn)共施工鉆孔358個(gè)，施工走向長(zhǎng)度154m，其中水力割縫施工走向長(zhǎng)度為50m，（鉆孔總數(shù)52個(gè)），鉆孔間距走向×傾向分別為：5m×5m、6m×6m、7m×7m。其余鉆孔均為常壓水洗鉆孔，鉆孔間距走向×傾向分別為：4m×4m。施工過(guò)程常壓水洗鉆孔均無(wú)噴孔現(xiàn)象，水力割縫鉆孔中僅有一個(gè)鉆孔未噴孔，其余均有噴孔現(xiàn)象。施工情況詳見(jiàn)下表（注：由于我礦采掘部署緊張，該巷受通風(fēng)系統(tǒng)限制，余406m走向范圍未施工完鉆孔）16

7、-325m7502矽抽巷高壓水力割縫參數(shù)統(tǒng)計(jì)平均表表1割縫個(gè)數(shù)孔間距（m）液壓泵流量（L/min）割縫壓力（Mpa）割煤刀數(shù)鉆機(jī)鉆速（r/min）返水現(xiàn)象割煤時(shí)間（分鐘）最大割煤量（kg）平均每孔割煤量（kg）525-720017-181-360-65返水正常60-90350200-325m7502矽抽巷常壓水洗鉆參數(shù)統(tǒng)計(jì)平均表表2常壓水洗孔個(gè)數(shù)孔間距（m）常壓水流量（L/min）水壓（Mpa）鉆機(jī)鉆速（r/min）返水現(xiàn)象洗孔時(shí)間（分鐘）最大洗孔煤量（kg）平均每孔洗孔煤量（kg）3064.08-

8、102-480-280返水正常30-4555313、試驗(yàn)中存在的問(wèn)題及解決方法⑴在最初實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們首先采用重大割縫器進(jìn)行割縫：該割縫鉆頭為單眼射流割縫，眼徑2～3mm，經(jīng)實(shí)驗(yàn)割縫力度較好，能在2.5m范圍將泡膜板割穿，但使用過(guò)程中出水流量較小，排出煤量較少，存在返水困難和鉆桿擺動(dòng)大的問(wèn)題。經(jīng)我們積極查找原因，分析割縫返水困難、排出煤量較少是因?yàn)楦羁p器出水流量不夠和單眼射流造成鉆桿擺動(dòng)大的原因。為此，我們實(shí)驗(yàn)對(duì)割縫器進(jìn)行改進(jìn)：一是自制割縫器，眼徑為2～3.5mm，使