水力冲孔强化增透松软低透突出煤层效果

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（ 第 43 卷第 6 期）
分析·探讨
qt = q0 e － αt
（ 1）
式中： qt———自排时间 t 时 的 钻 孔 自 然 瓦 斯 流 量，
m3 / min；
q0 ———自排时间 t = 0 时的钻孔自然瓦斯流 量，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3 / min；
α———钻孔自然瓦斯流量衰减系数，d － 1 ；
气性系数和钻孔抽放有效影响半径的差异性进行了对比研究，结果表明： 水力冲孔后钻孔初始瓦
斯涌出量提高了 6 倍，百米极限瓦斯流量提高了 46 倍，钻孔瓦斯涌出衰减系数降低了 85% ，煤
层的透气性系数提高了 53． 48 倍，钻孔抽放有效影响半径提高了 2 ～ 3 倍。
关键词： 水力冲孔； 强化增透； 透气性系数； 有效影响半径； 瓦斯抽放
t———钻孔自排瓦斯时间，d。
对式（ 1） 积分，可以得到任意时间 t 内钻孔自然
中图分类号： TD713
文献标志码： A
文章编号： 1003 － 496X（ 2012） 06 － 0137 － 04
Effect Analysis of Strengthening Permeability in Soft and Low Permeability Outburst Coal Seam by Hydraulic Flushing
FAN Ying － chun，WANG Zhao － feng （ School of Safety Science and Engineering，Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China） Abstract： Taking Luoboan coal mine as the research background，the hydraulic flushing is used to strengthen permeability in coal seam before pre － drainage coal seam gas． In order to analyze the permeability effect of hydraulic flushing in soft and low permeability outburst coal seam，the drilling gas emission characteristics before and after hydraulic flushing，coal seam gas permeability coefficient and the differences of efficient influence radium of drillings gas drainage are analyzed and studied． The results showed that the drillings initial gas emission raised 6 times； limit gas flow of 100 m increased 46 times； the attenuation quotient of drilling gas emission reduced by 85% ； the gas permeability coefficient of coal seam increased 53． 48 times； the efficient influence radium of drilling raised 2 times to 3 times． Key words： hydraulic flushing； strengthening permeability； gas permeability coefficient； efficient influence radium； gas drainage
分析·探讨
（ 2012 － 06）
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水力冲孔强化增透松软低透突出煤层效果分析
范迎春，王兆丰
（ 河南理工大学 安全科学与工程学院，河南 焦作 454000）
摘 要： 以罗卜安煤矿为研究背景，在预抽煤层瓦斯前，采用水力冲孔措施对煤层进行增透。为
了分析水力冲孔对松软低透突出煤层的增透效果，特对水力冲孔前后钻孔瓦斯涌出特征、煤层透
罗卜安煤矿为严重的煤与瓦斯突出矿井，煤体 松软，透气性系数小，且具有较强的自喷能力。由于 煤层的松软性、低透气性和突出性，导致预抽煤层瓦 斯浓度低、持续时间短、抽放量小。
煤层的透气性是衡量煤层瓦斯可抽放性的一个 重要指标，对于低透气煤层，特别是松软低透的突出 煤层，必须采取专门的增透措施来提高煤层的透气 性［1 － 2］。总结国内外煤层层内增透方法，主要有水 力压裂、水力割缝、水力冲孔、高能气体压裂、深孔控 制预裂爆破、钻孔水压爆破、酸液处理和施加交变电 场等［3 － 15］。
1 水力冲孔前后钻孔瓦斯涌出特征对比分析
表征钻孔自然瓦斯涌出特征的参数有 2 个，它 们是钻孔自然初始瓦斯涌出强度 q0 和钻孔自然瓦 斯流量衰减系数 α，其中钻孔瓦斯流量衰减系数 α 是评价煤层瓦斯预抽难易程度的一个重要指标。q0 和 α 值是通过测试不同时间的钻孔自然瓦斯涌出 量并按下式回归分析求得的：
对于松软低透的突出煤层，在水力压裂卸压后 即使使用支撑剂裂缝也很难保持； 深孔松动爆破、钻 孔水压爆破等爆破工艺复杂且具有诱导突出的危
基金项目： 国家科学自然基金资助项目（ 50974056 ） ； 2009 年度河南 省科技计划资助项目（ 092192310037）
险，对于湖南复杂的煤层地质条件来说并不合适； 酸 性溶液和交变电场更是对煤层本身的适应性极高， 且工艺程序复杂，实施起来较难 。 ［6，14，17］ 水力冲孔 是一种最有效的煤层增透技术，它是使用高压水冲 击煤体诱导可控的突出并冲出大量煤体，从而有效 地消除突出应力、释放大量瓦斯，从而大幅度提高煤 层透气性［17 － 19］。水力冲孔煤层增透措施具有较强 的适应能力，尤其是在具有自喷能力的突出煤层中 应用效果更佳。