深钻孔高压水力割缝增透技术在突出煤层中的应用
水力冲孔增透技术在揭煤中的应用
水力冲孔增透技术在揭煤中的应用在揭煤前措施孔施工過程中采取水力冲孔,增加煤层透气性,提高抽采钻孔的抽采影响半径,提高钻孔的抽采浓度与抽采效果,确保安全生产。
标签：水力冲孔抽采半径抽采效果1 概况11224底抽巷南一联巷为11016工作面出煤系统,施工前方将揭4煤,现工作面距4-1煤层底板最小法距为6米。
巷道净断面16.32m2,16度上山施工,方位73度,揭煤标高-427.2m。
4-1煤平均厚度4.0m,4-2煤约0.8m,4-1与4-2之间约有1m厚的夹矸;4煤为黑色粉末状,少量块状,半暗淡型煤。
煤层走向120～130度,倾角8～10度。
实测4煤瓦斯压力为2.5MPa、△P=13、f=0.33,计算K=39.39、D=12.72、瓦斯含量为8.49m3/t,煤层透气性系数0.0337m2/MPa2·d。
设计181个钻孔(其中11个水办冲孔钻孔),孔径113mm,钻孔控制范围为巷道轮廓线外左、右侧各15米、上方10米、下方8米。
钻孔控制范围内瓦斯储量=长×宽×高×容重×瓦斯含量=62.6×34×4.8×1.4×8.49=121431.2m3。
工作面采用两台2×15kW局扇供风,风量为700m3/min;主、备局扇均为专供电源供电,两路直径为800mm风筒送风。
2 打钻、抽采情况采用两台ZDY-1900S型钻机同时施工,配φ63.5×1000mm麻花钻杆(外径84mm),直径113mm复合片钻头。
实际施工时间55天,共施工钻孔170个,总钻孔量7744米,钻机月台效2112米。
从第一个钻孔合茬抽采至2月6日170个钻孔完工,共计抽采瓦斯6.7175万m3,预抽率55.4%。
(后期施工的58个钻孔全程下护孔花管,提高了抽采量。
下花管前平均每天抽采量840立方米;下花管后平均每天抽采量1097立方米。
穿层钻孔水力割缝防突技术应用
穿层钻孔水力割缝防突技术的应用随着矿井开采深度的不断增加，瓦斯涌出量和煤与瓦斯突出危险性也越来越大，煤与瓦斯突出已严重制约着矿井的安全生产和高产高效，防治煤与瓦斯突出事故，已成为当前煤矿安全生产的首要任务。
一、连续射流对物体表面的作用力射流冲击物体表面时，由于它改变了方向，在其原来的喷射方向上就失去了一部分动量。
这部分动量就将以作用力的形式传递到物体表面上。
连续水射流对物体表面的作用力，是指射流对物体冲击时的稳定冲击力--总压力。
射流最大作用力位置不是在喷嘴出口而是在离喷嘴一定距离的地方，以及喷嘴出口附近的打击力远低于理论值。
通常认为，这是由于射流自身的结构决定的。
在喷嘴的出口处，射流较为密实，冲击物体后水沿物体表面流出；而靶距增大时射流呈扩散状态，冲击物体后引起大量的流体反溅，从而增大了打击力。
当然随着靶距的继续增大，射流的速度将减低，对物体的打击力也就不断减小。
二、射流冲击物体表面的压力分布连续水射流垂直冲击物体表面时，流体将以射流冲击中心成辐射状均匀地向四周流出。
在冲击中心处，压力为滞压力，即射流的轴心动压。
随着距中心径向距离的增大，射流对物体的作用压力逐步减小至环境压力，通常可认为是零。
显然射流冲击物体时存在一个作用范围，对垂直冲击而言就是在某一个半径范围之外，射流的冲击压力为零。
理想状态下不考虑射流结构的扩散，那么冲击作用半径r与射流半径r成正比。
三、水射流冲击物体破坏作用高压水射流或高速水滴冲击下物体的破坏大体上是由以下几种作用引起的。
（1）气蚀破坏作用；（2）水射流的冲击作用；（3）水射流的动压力作用；（4）水射流脉冲负荷引起的疲劳破坏作用；（5）水楔作用等。
在高压水射流冲击下，物料破碎过程中，虽然上述作用都将起作用，但是，在不同的切割条件下或对不同种类的物料来说，上述几种作用中的某两项，可以显得特别突出而起主导作用，其他将处于次要地位。
人们熟悉的材料本身性质是在常态下的，然而高速水射流的冲击将对材料性质产生以下的影响：(1)射流的初始冲击脉冲造成的弹性拉力波在材料中的冲撞、反射和干扰，破坏了材料的分子结构；（2）由于水滴长时间冲击材料表面而是材料软化；（3）水射流穿透渗入，促进了裂纹的扩展，加速了材料的破碎；（4）高压水射流的冲击，使材料局部容易产生流变和裂带等；（5）高压水射流的剪切作用，使材料容易破碎。
高压脉冲水射流割缝增透抽采技术及其在煤矿中的应用
２系 统 设 备
重庆大 学高压水射 流研究所研 究人员在研究 高压
脉 冲水射 流特性 的基 础上 ，针对高 瓦斯 低透气性 煤层 瓦斯抽放存 在 的关 键问题 ，根 据第一强度 理论判定 煤 体 在水射 流作用下 的破坏形式 ，确定 了水 射流对 不 同 强度 煤体切 割时所需 的压力及 流量等相关 参数 ；根 据 数值模 拟研究水 射流切 割煤体 时钻 孑 周 围应 力场和裂 Ｌ
ＰＤ０３ 重庆大学专利产品 Ｃ５Ｐ５
ＷＣ５Ｐ５ 重庆 大学专 利产 品 ＳＤ０３ Ｓ ０Ｇ ２０ ５ 自 设计 生产 行
高压脉冲水射流专用密封钻杆 ５ ０ 自 行设计生产 高压 水管 ３ ２ 密封 圈 ３橡胶 密封 圈 ８
乳化 泵 Ｂ ０ ／１５ ２ Ｑ ． ３
１ 水 箱；２ 乳化 泵 ； 一 一 － ３ 高压水管 ； － ４ 脚踏 开关 ；５ 高压密封输水器 一
６ 钻机 ；７ 一 一高压钻杆 ；８ 钻割 一体化钻 头 －
隙场 的演 化 ，明确 了水射 流提高煤层 透气性机 理 ；从
图ｉ 高压脉冲水射天 职叫我 们应 当继 续奋 斗 ，彻底 揭露 自然界 的 奥秘 ，掌握 这些 奥秘 以便 能在将 来造 福人 类。 科 约里 ・ 居里 奥
启 动 高 压 泵
５３５ 、５ ３￣ 、６ ０４ 、３０ １ 台高石门以及３ｏ １尾 ２ Ｓ＃ ２Ｓ ０Ｓ＃ ８Ｎ ＃ ８Ｎ＃ 排台高石门利用高压水射流切缝技术进行了揭煤。 在松藻矿 区在 １个石 门揭煤过程采用高压水射流割 ３
踩 下 脚 踏 开 关
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退 钻 杆 继 续 切 缝
力 自动转换 ，使钻 进 、切 割交替 完成 ，简化 了操作 步
骤 ，实用性 强 。该 系统实施工艺 流程 图如下 图所示 ：
中压水力割缝增透技术研究与应用
压水割缝 自 由 切 换 的 功 能. 丁 集 矿 应 用 期 间 选 择
GFQＧ
１２５/１００ 高低压转换割 缝 器,外 径 ø７３ mm,
侧部均匀分布 ３ 个 ø２
５ mm 喷嘴,可满足割缝流
量需求.静压水钻进时前端活塞打开,侧部喷嘴处
６６
图 ２ 装备连接示意图
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７) ∶６５－６８
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中压水力割缝增透技术研究与应用
张安东
(淮河能源集团煤业分公司地质勘探工程处,安徽省淮南市,２３２０５２)
摘 要 中压水力割缝是利用 ２５~３５ MPa水射流对煤体进行切割、冲刷,改变钻孔周
高压水力压裂技术在突出煤层井下应用分析
高压水力压裂技术在突出煤层井下应用分析摘要：针对平顶山矿区单一低渗透突出煤层透气性差、钻孔瓦斯抽放难的特性，研究分析了井下高压水力压裂钻孔壁四周应力分布、裂缝启裂机理。
在压裂过程中，结合井下特殊生产环境的要求，优化设计清水重复压裂施工工艺，有效改善了压裂目标层的透气性能，使其钻孔瓦斯抽放流量成倍增加，增透效果明显。
关键词：高压水力压裂低渗透性煤与瓦斯突出清水重复压裂水力压裂技术是改造低渗透油、气储层使其达到工业性开采的经济有效的手段之一。
20世纪70年代，该技术被引入到美国圣胡安盆地的煤层气开采中，取得了显著的效果，随后逐渐发展为煤层气储层改性的首选技术。
同期国内一些煤矿（如抚顺龙风矿、湖南白沙红卫矿和里王庙矿、焦作中马村矿）也先后进行了水力压裂试验工作。
目前水力压裂技术与其它学科交叉、渗透，建立了新的压裂与开发的理念和方法，由过去简单的水力压裂发展到当前的控制压裂，是广泛应用于改造低渗透石油、天然气、煤储层的常规技术。
平顶山矿区是我国重要的煤炭生产基地之一，矿区煤层瓦斯地质赋存条件复杂，瓦斯含量高，瓦斯压力大，煤层透气性差，是国内煤矿瓦斯灾害威胁最严重的矿区之一。
由于矿区单一低渗透突出煤层分布广泛，瓦斯抽采难度很大。
近年来，为了有效改善单一低渗透突出煤层的渗透性，水力压裂增透技术也被引进到突出矿井的瓦斯治理工作中，已先后在矿区多对突出矿井进行了井下实验，取得了初步效果。
本文综合分析平煤股份十二矿井下高压水力压裂技术的应用情况，期望在突出矿井的井下高压水力压裂技术研究工作方面进行有益探索。
一、试验地点概况平煤股份十二矿己15-17200综采工作面位于矿井己七采区中部。
工作面倾斜长度为230m，可采走向长度750m，可采储量73万t，煤厚3～3.5m，煤层容重 1.31t/m3，煤层倾角15～30°，工作面煤层瓦斯压力 2.85MPa、瓦斯含量20.3m3/t，属于严重突出危险工作面。
二、井下高压水力压裂技术应用根据己15-17200综采工作面煤层瓦斯压力大、含量高、煤层透气性差的实际情况，为有效提高钻孔瓦斯抽采效果，经过对比分析确定采用井下高压水力压裂技术，最大限度提高煤层透气性，提高钻孔瓦斯的抽采能力。
钻割技术在突出煤层掘进工作面中的应用
高煤层透气性的机理，介绍了钻割技术试验地点概况，分析了试验区域的钻孔设计，并对区域措施实施时间进行对比，
以期为日后相关工作的顺利进行提供借鉴。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
关键词： 脉冲水射流；钻孔割缝；钻孔数量；有效半径
中图分类号： TD713
文献标识码： A
文章编号： 2095-0802-(2020)03-0177-03
Application of Drilling and Cutting Technology in Driving Face of Outburst Coal Seam
2020 年第 3 期 （总第 174 期）
2020 年 3 月
实践运用
钻割技术在突出煤层掘进工作面中的应用
杨继东
（中国平煤神马集团，河南 平顶山 467000）
摘 要： 针对平顶山矿区低透气性煤层掘进中存在的问题，鉴于高压脉冲水射流钻割技术快速切割的特点，扩大卸压
范围，增加瓦斯运移通道，强化解吸煤层瓦斯，在平顶山矿区突出煤层掘进工作面推广应用。简述了高压脉冲水射流提
对该项目的试验地点区域进行瓦斯治理，实施区域 钻孔的钻进和割缝采用高压脉冲水。
2 钻割技术试验地点概况
平煤股份五矿突出煤层己15-32020 采面位于三水平， 机巷沿己15 煤层顶板布置，机巷走向长度约 1 348 m，掘 进断面 14 m2。己15 煤层厚度 1.2耀1.4 m，设计巷道高度 3.2 m。巷道掘进执行区域防突措施，同时在采面中部
YANG Jidong
(China Pingmei Shenma Group, Pingdingshan 467000, Henan, China)
Abstract: In view of the problems existing in the driving of low permeability coal seam in Pingdingshan mining area, and in view of the rapid cutting characteristics of high-pressure pulsed water jet drilling and cutting technology, it is necessary to expand the pressure relief range, increase the gas migration channel, strengthen the desorption of coal seam gas, and promote the application in the driving face of outburst coal seam in Pingdingshan mining area. This paper briefly introduced the mechanism of high pressure pulse water jet to improve the permeability of coal seam, introduced the general situation of drilling and cutting technology test site, analyzed the drilling design of the test area, and compared the implementation time of regional measures, so as to provide reference for future related work. Key words: pulse water jet; drilling and slotting; number of boreholes; effective radius
基于高压水射流割缝的煤层增透技术
第2期2021年2月No.2Feb.2021山西焦煤科技Shanxi Coking Coal Science&Technology・技术经验・基于高压水射流割缝的煤层增透技术石瑞鹏（西山煤电集团杜儿坪矿，山西太原030022）摘要为提高煤层透气性，缩短煤层预抽时间，提高本煤层预抽效果，在杜儿坪矿68307回风 巷采用高压水射流割缝技术，介绍了施工设计、方式、封孔设计等现场实施情况，与未实施该技术的68307机轨巷相比，抽采瓦斯浓度平均提高20%,瓦斯纯量提高2.13m3/min,达到了减少钻孔量、缩短抽采时间、提高抽采量的目的，提前完成了对目标区域的瓦斯抽采，保证了矿井的抽采达标及正常生产接续。
关键词高压水射流割缝技术；增透；缝槽；钻孔；抽采瓦斯中图分类号:TD71/.6文献标识码：B文章编号：1672-0652（2021）02-0030-03高压水射流割缝是一种充分利用高压水作为冲击动力来源，从钻孔孔壁至煤（岩）体进行扫圈式切割、排渣，最终在煤（岩）体中形成缝槽的技术。
这种方法是用钻割一体钻头在煤（岩）层中先打一定孔径卸压钻孔，然后退钻时在钻孔内利用高压水射流沿孔壁对煤（岩）体进行切割，利用水流将切割下来的煤（岩）渣排出孔外，从而达到煤体增透、降温、降尘、防冲（突）卸压的目的⑷.杜儿坪矿68307工作面开采8#煤层，煤体瓦斯含量高压力大,经预测，工作面开采区域为突出煤层突出危险区。
为提高瓦斯治理及防突效果，现引进高压水射流割缝（水力割缝）新技术，对煤体实施水力切割，增加煤层透气性，提高卸压消突效果和瓦斯抽采率，确保工作面安全回采。
1地质概况杜儿坪矿主采煤层为8#煤层，平均煤厚4.59m,倾角3。
』值1〜2,顶板为石灰岩，底板为细砂岩。
依 据沈阳煤科院的瓦斯参数鉴定报告，8#煤瓦斯含量为6.94〜10.98n?/t,煤层透气性系数为1.1-1.27m2/ MPa2-d.煤层孔隙率为3.55-5.71,属可以抽放~较难抽放。
高压磨料水力割缝技术在高突煤层的应用
［ 责任编辑 ： 薛俊歌］
．
图 ７ 割缝效果与不割缝钻孔的抽 放流量 比较
（ 上接第 ２ ４页 ） 明日报 出版社 ， ２ ０ １ ０ ． ［ ３ ］ 景丽珍 ． 高 校教师教学科 研成果的影 响因素 （ 英） 【 Ｍ】 冲 央 民族 大学 出版社
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图 ５ 低 抽 巷水 力割 缝 消 突 示 意 图
３ － ３ 封 孔工 艺
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图 ８ 割缝与不割缝钻孔抽放浓度 的比较
∞ ∞ 约 ∞ ∞ 柏 ∞ ∞ ∞ ４ 结语 该 实验采用保压注浆封孑 Ｌ 工 艺 ．使用聚氨酯 和膨 胀水泥联合封 孑 Ｌ ． 膨胀水 泥采 用高强度微膨胀 型材料 Ｐ Ｄ材料 ． 将抽放 管花眼位置 （ １ ） 低抽巷高压磨料水力 割缝技术工艺能有效消除高突危险区域 伸到煤层顶部 ， 防止花眼被堵 ． 前后 两段使用 中国矿业 大学研制 的聚 的煤体 弹性潜能和高压瓦斯 内能． 对降低瓦斯突出危险性效果较好 氨酯封孔袋 ， 中间填充膨胀水泥封孑 Ｌ ． 膨胀水 泥在岩石 中封 ８ 米。 该封 （ ２ ） 该技术能显著增大煤体 的透气性 ， 扩大钻孔影响半径 ． 减少钻 孔工艺是 在两端用聚氨酯封堵后往封闭的空间再 注入膨胀 型水泥 ． 注 孔施工量 ． 经济效益可观 入压力可以达到 １ ． ５ Ｍ Ｐ ａ ．通过高压泵的压力和材料 自身的膨胀性能 （ ３ ） 高压磨料水力割缝技术应用后煤体含水量较 以往略有增加 ． 减 能有效 的保证 膨胀水泥向周围的裂隙 内运移填充 （ 图６ ） 。 是目 前 国内 少了掘进过程中空气中的粉尘浓度 。 （ ４ ） 在应用该技术进行割缝操作时要注意检查施工现场的瓦斯浓 较 为先进 的封孔工艺 ． 该封孔工艺在我国的各大矿 区得到 了一致 的肯 定 度， 控制割缝速度防止瓦斯超限。 ●
穿层水力冲孔增透技术在严重突出煤层中的应用
第39卷第5期煤炭科学技术V ol 39 N o 5 2011年5月Coal Science and Techno logy M ay 2011穿层水力冲孔增透技术在严重突出煤层中的应用王念红,陈祖国(洛阳义安矿业有限公司,河南新安 471821)摘 要:为了消除严重突出煤层的突出危险性,提高煤层瓦斯预抽率和突出煤巷掘进工作面的掘进速度,以义马煤业集团义安矿YX001工作面轨道巷为研究背景,对穿层水力冲孔增透技术的施工工艺及增透效果进行了研究。
现场应用表明,穿层水力冲孔增透技术措施能降低煤层瓦斯压力,增加透气性,冲孔后,残余瓦斯含量下降到3 34~6 43m3/,t有效地消除了煤层突出危险性;大幅度释放煤体中的瓦斯,使严重突出煤层巷道掘进速度提高了1倍以上,掘进速度达70m/月(18 3 m2大断面),取得了良好的综合防突效果。
关键词:突出煤层;穿层水力冲孔;瓦斯;防突措施中图分类号:TD713 3 文献标志码:A 文章编号:0253-2336(2011)05-0061-03 Application of Per m eability Im prove m ent Technology w ithH ydraulic Flushing Borehole Passi ng Through StrataWANG N ian hong,C HEN Zu guo(Luoyang Yi an Coa lM i n i ng C o mpany L t d.,X in an 471821,China)Abstrac t:In o rder to e li m i nate the outburst danger o f the ser i ous ou t burst seam and to i m prove the sea m gas pre-dra i nage rate and t he dr i v i ng speed of the ga te w ay dri v i ng face i n the outburst seam,based on the ra il w ay ga te w ay o f N o YX001co al m i ning face i n Y i an M i ne o fY i m a CoalM i n i ng G roup as the research background,a resea rch w as conducted on the constructi on techn i que of the per m eability i m provement techno l ogy w it h t he hydrau lic fl ush i ng boreho l e passing t hrough stra ta and the per m eab ility i m prov e m ent effect.The site ap p licati on show ed t hat t he per m eab ility technical m easures o f t he hydrauli c fl ush i ng bo reho le passing through strata could reduce t he g as pressure i n the sea m and cou l d i m prove the per m eab ili ty.A fter t he hydrau lic fl ushing bo reho le operati ons,the residual gas content i n t he sea m would be reduced to3 34~6 43m3/t and the outburst danger o f the sea m coul d be effecti ve l y eli m i na ted.The gas content h i ghly re leased fro m t he seam could m ake the driv i ng speed o f t he ou t burst seam ga te w ay increased over t wo ti m es,m ake the driv i ng speed at70 m pe r m onth(a c ross sec ti on o f18 3m2)and cou l d have a excellent comprehens i ve out burst preventi on and contro l effec t.K ey word s:outburst sea m;hydraulic fl ushing borehole;g as;outburst prevention m eas u res煤与瓦斯突出是由瓦斯、地应力和煤的物理力学性质等多因素共同作用的结果[1-2],煤层中发生煤与瓦斯突出的动力来自于煤层和围岩中的弹性潜能和瓦斯的膨胀能。
煤矿井下钻孔高压水力压裂技术研究与应用研究报告
煤矿井下钻孔高压水力压裂技术研究与应用研究报告1. 引言煤矿井下钻孔高压水力压裂技术是一种通过利用高压水将岩层破碎以提高煤矿开采效率的方法。
本研究旨在对这一技术进行深入研究，并探索其在实际应用中的潜在效益。
2. 研究背景煤矿开采过程中，传统的机械采矿方法在某些复杂岩层条件下存在效率低下的问题。
钻孔高压水力压裂技术作为一种新兴的开采方法，被认为能够显著提高煤矿的开采效率。
3. 技术原理3.1 高压水力压裂原理高压水力压裂技术利用高压水通过钻孔进入岩层，形成高压水射流。
高压水射流对岩层施加压力，导致岩层破碎。
通过不断重复压裂操作，可以将煤层有效地破碎。
3.2 技术流程矿井井下钻孔高压水力压裂技术一般包括以下流程： 1.钻孔：选择合适位置进行钻孔，通过钻孔设备将钻孔深入到目标煤层。
2. 压裂液的配制：根据煤层的特性和压裂需要，选取合适的压裂液成分和浓度。
常见的压裂液成分包括水和添加剂等。
3. 高压水射流压裂：将压裂液通过钻孔注入到煤层中，通过高压水射流将煤层进行压裂。
4. 压裂效果评估：通过对压裂后的煤层进行评估，判断压裂效果是否满足预期。
4. 技术优势煤矿井下钻孔高压水力压裂技术具有以下优势： - 提高煤矿开采效率：通过将煤层破碎，增加煤层与水的接触面积，提高了煤层的可开采性。
- 减少煤尘产生：钻孔高压水力压裂技术采用水力破碎岩层，相比传统机械破碎方法，能够有效减少煤尘的产生，改善井下工作环境。
- 降低能耗：相比传统机械破碎方法，钻孔高压水力压裂技术在能耗方面有一定的优势，因为其主要依靠高压水射流进行破碎。
5. 应用案例5.1 煤矿井下开采煤矿井下钻孔高压水力压裂技术广泛应用于煤矿井下的煤炭开采过程。
通过在煤层中进行钻孔并施加高压水射流，可以显著提高煤炭的采取率与产量。
5.2 土壤改良除了煤矿开采外，钻孔高压水力压裂技术也可以应用于土壤改良领域。
通过在土壤中进行钻孔并施加高压水射流，可以改良土壤的结构和渗透性，提高土壤的可利用性。
高压水射流割缝技术在煤巷掘进中的应用
2011年第5期doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2011.05.026能源技术与管理高压水射流割缝技术在煤巷掘进中的应用赵志坚（河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作454000）［摘要］系统的分析了高压水射流割缝技术快速消突的原理，对割缝系统做了简单介绍，确定了有关技术参数，并通过晋家冲煤矿的试验效果分析，表明高压水射流割缝技术是高突煤层中一项行之有效的防突措施，可以实现其快速掘进，具有广阔的应用前景。
［关键词］高压水射流割缝；煤与瓦斯突出；快速掘进［中图分类号］TD713+.3［文献标识码］B［文章编号］1672-9943(2011)05-0078-030引言晋家冲煤矿位于贵州省水城县木果乡红星村境内，井田位于神仙坡向斜西翼，立新-井田北部，地层倾角20°～35°，一般29°。
矿区属高原中山地貌，地质条件复杂，虽然其开采深度为150~200m，但由于瓦斯赋存条件较好，瓦斯不容易放散，瓦斯含量很大，瓦斯压力较高，并且其煤体强度较低，该矿属于高突矿井。
11112机巷自2008年5月份开始掘进至2009年5月共12个月掘进365m，月平均掘进30.5m，特别是进入2009年以后，连续5个月平均进尺只有20.3m。
晋家冲煤矿在11112机巷掘进中采用超前排放钻孔措施消除掘进工作面煤与瓦斯突出危险，虽然取得了一定成效，但其措施施工时间与瓦斯排放时间较长，有效掘进时间短，导致掘进速度缓慢和严重的集中生产现象，为安全生产埋下了重大隐患。
根据该矿特殊的地质条件与技术现状，提出高压水射流割缝技术，结合超前排放钻孔促进煤体瓦斯排放，快速消除掘进工作面突出危险性，提高其掘进速率。
1高压水射流割缝的防突机理高压水射流割缝技术是在掘进工作面中先打钻孔，然后在钻孔内利用高压水射流对钻孔两侧的煤体进行切割。
首先是高能量的高压射流破碎煤体，形成直径较小的槽孔；然后在煤体应力、瓦斯压力梯度和射流残余能量反射的作用下破碎孔周围的煤体，形成了近似椭圆形具有一定厚度的割缝空间，如图1所示。
碎软煤层超高压水力割缝增渗技术及应用
别向两侧依次进行割缝。
3 水力化增渗效果分析
3. 1 水力割缝半径
水力割缝压力为 60 MPa 左右,底板巷穿层钻孔
水力割缝时冲出大量煤粉,通过割缝卸煤量增加,煤
粉颗粒大小为 0. 01 cm 左右,在高压水射流和螺旋
钻杆的共同作用下,14201 工作面回风巷掘进工作
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2023 年 3 月 耿延辉:碎软煤层超高压水力割缝增渗技术及应用 第 32 卷第 3 期
是煤层瓦斯流通的通道不连通,增加了煤层瓦斯抽
采的难度。 为了更好的消除煤层突出性,采用普通
测得二1 煤的坚固性系数 f 值为 0. 09 ~ 0. 28,瓦斯放
散初速度 ΔP 为 15. 7 ~ 22.
本次走向需要消突的区域为 14201 工作面回风
巷,该巷道长 1 008. 7 m,倾向消突控制范围上帮向
上 37. 4 m、下帮向下 50 m;煤层厚 2 ~ 26. 4 m,平均
11. 4 m, 煤 层 部 分 区 域 含 有 夹 矸 1 ~ 2 层, 夹 矸 厚
抽采效率,进而降低瓦斯含量与压力,达到消突的目
的 [10] 。 水力割缝钻孔与普通钻孔增渗消突机制对
比图如图 1 所示。
2
图 2 底板巷穿层钻孔水力割缝剖面图
底板巷穿层钻孔从左到右钻孔编号分别为 1 ~
16 号孔,钻孔终孔点位置为穿过煤层顶板 0. 92 m,
煤巷条带回风巷上帮控制范围 37. 4 m,下帮控制范
and drainage effect are improved. After the hydraulic slitting process is adopted,the daily scalar volume of gas drainage is 130 m3 / min,
水力割缝增透技术在K2b煤层掘进条带预抽中的应用
水力割缝增透技术在K2b煤层掘进条带预抽中的应用[摘要]针对K2b煤层掘进条带预抽效果差，预抽时间长的情况，采用高压水力割缝增透，提高煤层透气性和预抽效果，在减少防突工程量的同时，实现安全快速掘进。
【关键字】高压水力割缝技术；掘进条带；应用1、前言松藻煤矿系煤与瓦斯突出矿井，可采和局部可采煤层共3层，均具有突出危险性，其中主采煤层K3b为严重突出危险煤层，K1突出危险性次之，K2b突出危险性最弱。
至2008年止，全矿共发生煤与瓦斯突出45次，最大突出强度470吨，平均强度53.7吨/次。
从矿井“地勘报告”得知，煤层突出危险性综合指标K 值为：K1-27.6，K2b-15.5，K3b-142.0。
根据矿井深部水平瓦斯基本参数考察结果：K2b煤层瓦斯压力1.72Mpa，瓦斯含量14.6m3/t，属难预抽煤层。
施工穿层钻孔预抽K2b煤层的瓦斯，预抽浓度和流量均极低，预抽效果非常差。
K2b煤层巷道掘进时施工防突验证预测钻孔时，经常出现超标和喷孔、卡钻和放炮瓦斯超限现象。
同时，一但出现预测超标，就要停头施工排放钻孔或本层预抽钻孔。
这样就增加了掘进队搬家次数，最重要是预测超标后就有煤与瓦斯突出的危险，给施工人员造成瓦斯和安全威胁。
2、水力割缝技术在K2b煤层掘进条带预抽中的应用情况为了提高煤层的透气性和预抽效果，缩短预抽时间，减少防突工程量，实现安全快速掘进突出煤层。
因此，松藻煤矿在3211N运输巷、回风巷掘进条带预抽中开展了高压水力割缝技术增透的试验和应用，对提高预抽效果，缩短预抽时间，减少防突工程量起到了显著的效果。
2.1水力割缝增透技术工艺流程高压水力割缝设备由高压切缝钻头、高压钻杆（Φ50mm）、ZYG-150（或MK-4）钻机、BRW200/31.5型乳化液泵（额定压力为31.5MPa，流量为200L/min）等设备组成。
施工的水力割缝钻孔均穿透煤层全厚，钻孔孔径Φ75mm，并准确记录每个钻孔岩孔段、煤孔长度。
突出煤层穿层抽放钻孔增透技术实践
１ 试 验 区域 概况
大平煤矿 ２ １采区位于井逆断层上盘交面线和大冶塔 ６采
为了提高煤巷掘进工作面掘进速度 ，在 ２ 专用 回风下 山巷 １ 道内施工的 ２ １皮 带下 山穿层 钻孔 控制 巷道 两帮 ５ 以上 ， ｍ
维普资讯
煤
炭
工
程
２０ ０ ８年第 ２期
突 出煤层 穿层 抽放 钻 孔增 透 技 术 实践
秦 法秋
（ 郑州煤业集 团有 限责任公司 大平煤矿 ，河南 登封 ４２７ ） ５４ ３
摘
要 ：为 了 高突出煤巷掘进工作面的掘进速度 ，文章提 出利用煤层底板岩石巷道施工穿 提
文章编 号 ：１７ — ９ ９ ２ ０ ） ２０ ４ ￣３ ６ １ ０ ５ （０ ８ ０ －０ ２
界为界。现布置 有 ２ １轨道 下 山、２ １专用 回风下 山、２ １皮
带下山 ，其 中 ２ １轨道下 山、２ 专用回风下山为煤层底板岩 １
巷且 已 工到位 ， １ 施 ２ 皮带下山为煤巷掘进工作面正在掘进 ，
如图 １ 所示 。本次穿层抽放钻孔增透试验就是 通过在 ２ 专 １
用 回风下山施 工的穿层抽放钻孔对 ２ 皮 带下山进行掩护式 １
掘进。
于单个钻孔卸压范 围小 ，钻孔 间裂隙不 能相互沟 通 ，基 本 上是以原始煤体 的透气性在 抽放 瓦斯 ，抽 放效果 较差 。为 了提高穿层 钻孔 瓦斯抽放效率 ，采用水力 冲孔 、高压 注水 、
钻孔见煤点间距 为 ５ ｍ，钻孔设 计见 图 ２ 。在 抽放初期 ，瓦
湾联营煤矿边界 为界 ，西 以 ± ０煤层底板 等高线 为界 ，西南
水力割缝自卸压增透技术应用
水力割缝自卸压增透技术应用郑伟;张赛;秦峰;刘凌宵【摘要】针对低透气性突出煤层钻孔工程量大、抽采时间长的难题,提出水力割缝自卸压处理突出煤层的新思路,对比考察了钻孔割缝前后钻孔瓦斯抽采浓度、抽采量的变化规律,通过区域措施效果检验进一步验证了水力割缝自卸压效果.结果表明:采用割缝自卸压增透技术后,达标时间由112 d缩短至72 d,工程量减少了32.7％.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】3页(P1-3)【关键词】瓦斯;抽采;水力割缝;自卸压;煤层透气性【作者】郑伟;张赛;秦峰;刘凌宵【作者单位】重庆松藻煤电有限责任公司,重庆401420;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039;重庆松藻煤电有限责任公司,重庆401420;重庆松藻煤电有限责任公司,重庆401420【正文语种】中文【中图分类】TD713.3对于严重突出煤层，利用开采保护层进行卸压抽采是最有效的抽采方式之一[1-3]。
然而对于不具保护层开采条件的单一突出煤层及石门揭煤地点的瓦斯预抽，一直是国内外研究的难点问题。
目前，对突出煤层主要采用密集钻孔预抽方式，为了提高抽采效果，往往采用水力冲孔、深孔预裂爆破、水力压裂等方法[4]。
水力冲孔利用施工好的钻孔，采用水流冲击钻孔周围煤体，使得钻孔周围产生一定的空腔，起到释放煤体瓦斯、诱导喷孔的目的。
但是由于水压有限，且需先施工钻孔退钻后才能加入冲孔设备冲孔，施工工艺繁琐，难以大范围推广。
深孔预裂爆破通过矿用炸药在煤层中爆炸产生的冲击波及高压气体对周围煤层形成裂隙网，使煤层中吸附瓦斯通过高频振动变成游离瓦斯，增加抽采效果，但施工技术要求较高，遗炮问题难以排除，影响井下安全生产。
水力压裂法通过钻孔将大量的高压液体强行压入煤体，使煤体形成裂缝网，并在压裂液中混入支撑剂，使支撑剂充满煤体裂缝，起到支撑作用，保持液体流动通道畅通，大幅提高煤层透气性，有效提高钻孔瓦斯抽采率。
水射流割缝防突技术在揭煤中的应用科技传播
水射流割缝防突技术在揭煤中的应用，科技传播，科技传播宣扬矿业集团中北煤化工 07008摘要本文阐述了XX区朱集煤矿在突出煤层揭煤中进行的水射流割缝防突技术试验，试验结果表明，该可有效防治揭煤过程中的煤与瓦斯突出危险。
关键词：水射流割缝防突技术揭煤1引言近年来，随着开采强度的不断加大，我国煤矿采深随之不断增加，煤与瓦斯突出的现象也越来越严重的威胁着煤矿的安全生产。
尤其在XX区，煤层中瓦斯赋存含量高，在揭煤过程中，如不采取必要的措施，煤与瓦斯在、低渗透的环境下很容易发生突出危险，造成煤矿重大的安全事故。
因此为了预防揭煤中的煤与瓦斯突出问题，深入研究如何在高瓦斯低透气性煤层中扩大煤层瓦斯排放范围以消除煤层的突出威胁，缩短揭煤排放瓦斯时间揭煤速度对缓解我国突出煤层采掘紧张局面、建设安全高效矿井具有重要的理论及现实意义。
为此XX区朱集煤矿在突出煤层揭煤中进行了水射流割缝防突技术试验，试验结果表明，采用水射流割缝防突技术可有效防治揭煤过程中的煤与瓦斯突出危险不仅能保障矿井的安全生产，又能巷道的掘进速度。
下面对此技术的现场应用进行详细阐述。
工作面概况（3）工作面为朱集矿13槽煤首采被保护层工作面，工作面标高85，煤层平均厚4。
3m，顶板大部为厚层复合顶板，由泥岩、煤线、砂质泥岩组成局部顶板煤线缺失。
3工作面下方1煤（1）工作面已回采结束，11—2保护层的开采，使得31煤层及顶底板受保护煤层开采的采动影响煤岩层发生相对位移甚至破坏工作面巷道的控制将更加困难。
轨道大巷设计长度10m，该巷道前期68m为平巷，后期调整为上山掘进，倾角117；巷道规格为半圆拱型净宽4．5m，中高385m，墙高1。
3m，断面积为6。
1m2。
根据已有资料表明，揭露的煤层倾角58，沿走向为近水平煤厚为120（0。
．7）0．11m现巷道已掘进至5m预计再掘进m到达煤层，揭开煤层后，拐线施工回风反坡。
轨道大巷于2021年10月日掘进至距离煤层27。
高压水射流割缝技术在煤巷掘进中的应用
慢 和严 重 的集 中生产 现象 ，为 安全 生产埋 下 了重 大隐 患 。 根据该 矿 特殊 的地质 条件 与技 术现 状 ， 提 高 压水射 流 割缝技 术 ，结合超 前 排放 钻孔 促进 煤 体 瓦斯排 放 ， 快速 消除 掘进工 作 面突 出危 险性 ， 提高 其掘进 速率 。
向深 部转 移 ， 扩大 了割缝 的卸压 排放 瓦 斯 范 围 。 ’
３ ５ｍ， 平均 掘进 ３． ｍ， ６ 月 ０５ 特别 是进 入 ２０ ０ ９年 以
后， 连续 ５ 月平 均进 尺 只有 ２ ． ｍ。 个 ０３ 晋 家 冲煤 矿 在 １ １ ２机巷掘 进 中采用 超 前排 １１
景。
［ 关键 词 ］ 高压 水射 流割 缝 ； 煤与 瓦斯 突 出 ； 快速掘 进 ［ 中图分 类 号 ］Ｔ １＋ ［ Ｄ７３． 文献标 识码 ］Ｂ ［ ３ 文章编 号 ］
０ 引 言
晋 家 冲煤 矿位 于 贵州省 水城 县木 果 乡红 星村
境 内 ，井 田位 于 神仙坡 向斜 西翼 ，立 新 一井 田北 部 ， 层倾 角 ２。 ５ ， 般 ２ 。 地 ０ ～３。一 ９。矿 区属 高原 中 山地 貌 ， 质 条 件 复 杂 ， 然 其 开 采 深 度 为 １０ 地 虽 ５～ ２０ｍ， 由于瓦 斯 赋存 条 件 较好 ， ０ 但 瓦斯 不容 易 放 散 ， 斯 含量 很 大 ， 瓦 瓦斯 压力 较 高 ， 且 其 煤体 强 并
［ 摘
要 ］ 系统的分析 了高压水射流割缝技术快速 消突的原理 ， 对割缝 系统做 了简单介绍 ， 确 定 了有关技术参数 ， 并通过晋家冲煤矿的试验效果分析 ， 表明高压水射流割缝技术 是 高 突煤层 中一项 行之 有 效 的防 突措施 ， 以 实现 其快 速掘 进 ， 有广 突矿井 。１ １２机 巷 自 ２ ０ １１ ０８ 年 ５月 份开始 掘进 至 ２ ０ ０ ９年 ５月共 １ 个 月 掘进 ２
水力割缝技术在揭穿松软突出煤层中的应用
中图分 类号 ：Ｔ Ｄ ７ １ ３ ． ３ 文献标 识 码 ：Ｂ 文章编 号 ：１ ６ ７ １— ０ ９ ５ ９ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ － ０ ０ ６ ９ － ０ ３
在煤 与瓦 斯 突 出矿井 中 ，石 门揭 穿煤 层 与煤 层 平 巷 、 上 山、下山和采 煤工 作 面相 比，它的危 险性 最 大 ，不 仅突 出强 度大 ，波 及 范 围广 ，概率 高 而且 典 型 突 出次 数 最 多 ，
国 内 外 最 大 的 突 出 均 发 生 在 石 门 揭 煤 时 ，造 成 的 破 坏 严
厚３ ． ８ ０ ｍ，煤岩层倾角 ７ 。 ，原 始瓦斯压力为 ２ ． ７ ８ Ｍ Ｐ ａ ，瓦斯 含量 ２ ２ ． ６ ｍ ／ ｔ ，煤层透气性系数 ２ ． ８ ０×１ ０ ｍ ／ （ ＭＰ ａ ２・ ｄ ） ． 煤层坚 固性系数 ０ ． ３ ０ ３ 。
及 延伸到表面 的裂纹数 量逐渐增加 ，并 进一 步发展联通 后 ， 就会 发生大块煤体 剥 落 ，最 终使煤 岩体 破坏 并形 成钻 孔或
重 … 。近年来 ，国 内各 突出矿 井在 石 门揭煤 防突方 面先 后 采用 了水力 冲孔、金属 骨架 、扩孔 钻具 卸煤 和抽排 瓦斯 等 技术措施 。这些措施 虽起 到 了一定 防突 效果 ，但 存 在措 施复 杂 ，石门揭煤 工期 长 、成 本高 ，严 重威 胁 着矿 井安 全 生产等 问题 。为 了提 高煤层 的透气性 和 预抽效 果 ，缩 短
２ ０ １ ３年 第 ｌ Ｏ期
ｄｏ ｌ ：１ ０ ．１ １ ７ ９ ９ ／ｅ ｅ ２ ０１ ３ １ ０ ０ ２ ４
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的割缝缺陷。在寺家庄煤矿进行 了深钻孔 的高压水
力 割缝推 广应 用 ， 并 取得 理想 的割缝 效果 。
槽， 使缝槽周 围的煤体应力得到释放 ， 并产生大量次 生裂隙， 增加煤体透气性的方法。
我 国 的水 力 割缝 工 业 性 实 验 研 究 开 始 于 １ ９ ７ ７
最佳割缝宽度在 ３ ０ — ５ ０ ｍ ｍ之间 ［ ５ － ７ ］ 。当射流压力低
时， 不能 达 到射 流切 割 的效 果 ， 而 是 切割 与 水力 冲刷
的混合 作用 ， 增大 了煤 屑量 。
提高瓦斯抽采效率 。国内许多科研 院所又纷纷开始 进行 水 力 割缝 的技 术研 究 ［ ２ － ３ ］ 。但 由于此 项研 究 工 程
可 以达 到 １ ｉ ｎ以上 的切 割缝 深度 。同时 ， 提高 射 流压 力， 还 可 以减 小煤 屑 量 。根 据计 算 ， 使 得 煤层 卸 压 的
水系统拼凑 ， 尽管取得好的效果 ， 但未能得到进一步
推广 应用 。
近年来 ， 随着煤矿开采深度增加 ， 煤层的透气性
越差 ， 煤矿 瓦斯 治 理成 本显 著 增加 。为 降低 费用 ， 并
水 力割 缝 的增 透效 果 。
试验地点位于寺家庄煤矿 １ ５ ２ ０ ３回采工作 面。
该 矿 井 为 高 瓦斯 突 出矿 井 ， １ ５号 煤 层 平 均 埋藏 深度
５ ０ ０ ｍ， 平均厚度 ５ ． ５ １ １ ＂ １ ， 煤层近水平分布 ， 煤层倾角 ５ 。～ ８ 。。 工作面瓦斯含量 、 压力 、 涌出量的数据整体
量 １ １ ． ７ ｍ ３ ／ ｈ 。切割形成的高 ０ ． ２ ｍ， 深２ ． ０ １ Ｔ Ｉ 的卸压缝
槽 。在 １ ０ ０ ｄ的抽 放 时间 内 ， 百米 钻孔 的瓦斯 抽 放量 提高 １ ． ６ ７ ～ ２ － ３ １ 。由于上 述试 验均采 用水 采 的高压
提高本煤层水力割缝效率的因素有 ：提高割缝 射流压力 ； 增大排水量 ； 采用连续钢管 。当水力割缝 的射流压力达到 ６ ０ Ｍ Ｐ ａ 时，不论硬煤还是 中硬煤都
流速是普通抽放钻孔的 ４ － ５倍 。试验 证 实深钻孔 高压水 力割缝 具有 良好的经济 效益和安 全效果 。
关键 词 ： 水 力割 缝 ； 深钻 孔 ； 高 压射 流 ； 突 出煤 层 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ７ １ ２ ￣ ． ６
文献标识码 ： Ａ
水力割缝增透技术是利用高压水对煤体进行切
深钻孔高压水力割缝增透技术在突出煤层中的应用
郭有慧 ， 冯增朝 ， 刘建光 ， 康天慧 ・
（ １ ． 山西阳煤寺家庄煤业有限责任公 司， 山西 昔 阳 ０ ４ ５ ３ ０ ０ ； ２ ． 太原理工大学 采矿５ １ ２ 艺研究所 ， 太原
摘
０ ３ ０ ０ ２ ４ ）
要： 水力割缝是一项 能够有 效提 高煤层透 气性的本煤层渗 透性改性技术 。深钻孔 与高压水力割缝相 结合 可以大
作者简介 ： 郭有慧（ １ ９ ６ ８ 一 ） ， 男， 山西平定人 ， 大学专科 ， 工程师 ， 从事煤矿技术管理工作 。
山 西 煤 炭
第３ ４ 卷
第３ 期
囝圜豳
第３ ４ 卷 第３ 期 ２ ０ １ ４ 年３ 月
山 西 煤 炭
ＳＨＡＮＸＩ Ｃ ＯＡＬ
Ｖｏ １ ． ３４ Ｎｏ． ３ Ｍａｒ ．２０１ ４
文 章编 号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ０ ５ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ — ０ ０ ７ ３ — ０ ３
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ － ５ ０ ５ ０ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ３ ． ０ ２ ９
１ 深钻孔 高压水 力割缝增透机 理
水 力割 缝 是利 用 连续 钢 管将 射 流 钻 头送 至 已经 施 工好 的瓦斯 抽放 钻 孔 的孔 底 ， 在 回退 的过程 中 ， 利 用 高压 射 流对 煤层 进 行 切缝 ，切缝 形 成 的煤 屑 被 水 携 带 出钻孔 ， 为切 缝上 下 两侧 的煤 层变 形 提供 空 间 。 煤 层 的弹 性变 形 得到 恢 复 ，并 在变 形 过 程 中产 生 次 ４ — １ ７ ｍ ３ ／ ｔ ， 瓦 斯压 力 １ ． ０ — １ ＿ ３ Ｍ Ｐ ａ ， 瓦
太原理工大学研发的高压水力割缝机， 利用连续
钢 管输 送 高压 水 ［ ４ 】 。突破 了 割缝 深度 小 ， 射 流压 力 小
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — １ ０ — １ ５
年， 首先在鹤壁四矿进行 ， 利用原有水采系统进行割
缝 试 验 。研究 取 得效 果 后 ， 于 １ ９ ８ ２年 又在 湖南 红卫 煤 矿进 行 。该矿 为高 瓦斯 突 出矿 井 ， 进 行水 力割 缝试
验之 前 ， 发 生 千 吨 以上 的突 出 １ ０次 ， 相对 瓦斯 涌 出
量 最 高达 到 ７ ４ ． ４ ５ ｍ ３ ／ ｔ 。割缝 水压 仅 １ ０ — １ ５ ＭＰ ａ ， 排水
量大 ， 未 形成完 整 的生产 工艺 。大 多仅进 行小 规模 的
２ 深孔水力 割缝试验
２ ． １ 试验 煤层 简况
工业性试验 ， 该技术远没有达到推广的程度。尤其是 由于没有专用设备 ， 割缝钻孔深度一般较浅 ， 大多在 ２ ０ Ｉ ｎ 左右 。 这将大大地降低水力割缝的效率 ， 并影响
大提 高施 工效率。 寺家庄 煤矿在 突出煤层进行 了水力割缝 的推 广试验。根据 进行切割 半径的试验 ，在 突出煤层 中利 用 ６ ０ ＭＰ ａ的射流进行切割 ， 切 割半径 可以达到 １ ． ５ ｍ； 对 １ ０ ０ ｍ 深的钻孔进行割缝 ， 成功率可 以达到 ８ ０ ％以上 ； 割 缝后 的瓦斯