煤層水力沖孔卸壓增透技術(shù)

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1、集團(tuán)有限公司研究開發(fā)項(xiàng)目立項(xiàng)書研發(fā)項(xiàng)目名稱:煤層水力沖孔卸壓增透技術(shù)申請承擔(dān)單位：對外合作單位：領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)人：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：研究起止時間：集團(tuán)有限公司制集團(tuán)有限公司幟開發(fā)項(xiàng)目立項(xiàng)書研發(fā)項(xiàng)口名稱I煤礦水力沖孔卸壓增透技術(shù)一、立項(xiàng)依據(jù)（一）、項(xiàng)目背景、國內(nèi)外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢煤礦生產(chǎn)規(guī)模為60t/a,礦井可采煤層4層，即4、5、9、13號煤層，其中僅9號煤層全區(qū)可采，屬穩(wěn)定、較穩(wěn)定煤層；根據(jù)《貴州省'礦業(yè)有限公司9號煤層煤與瓦斯突出危險性鑒定報(bào)告》和貴州省能源局文件（黔能源發(fā)【2012】498號）關(guān)于畢節(jié)市工業(yè)與能源委員會《關(guān)于請求審批畢節(jié)市2012年度曠井瓦斯等級鑒定報(bào)告》的

2、批復(fù)結(jié)論為：礦井絕對瓦斯涌出量為2.95m3/min,瓦斯放散初速度厶P二31；堅(jiān)尚性系數(shù)f=0.33；瓦斯壓力P=0.80MPa；9號煤層鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為0.9729d煤層瓦斯屬于較難抽煤層；9號煤層具冇煤與瓦斯突出危險性,為突出煤層，礦井按有煤與瓦斯突出危險進(jìn)行管理。隨著礦井的開采，礦井石門揭煤工作面及煤巷掘進(jìn)工作面面臨煤層突出危險性威脅及瓦斯涌出量增加對生產(chǎn)的制約,為提高煤層瓦斯預(yù)抽效果、縮短瓦斯預(yù)抽時間，達(dá)到捉高抽采量、減少措施工程量、縮短措施時間和實(shí)現(xiàn)安金快速消除工作面突出危險H的，防治突出和治理瓦斯超限問題，礦井將進(jìn)行煤層水力沖孔增透技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。國內(nèi)外

3、很多學(xué)者很早以前就開始了水力沖孔技術(shù)理論和應(yīng)用的研究。水力沖孔是在冇煤（巖）安全柱隔離的條件下利用高壓水射流破碎煤體，在一定時間內(nèi)沖出大量煤體,形成較人直徑的孔洞，從而破壞煤體原應(yīng)力平衡狀態(tài)，孔洞周圍煤體向孔洞方向發(fā)牛大幅度位移，促使應(yīng)力狀態(tài)重新分布，集中應(yīng)力帶前移，有效應(yīng)力降低；其次煤層中新裂縫的產(chǎn)生和應(yīng)力水平的降低打破了瓦斯吸附與解吸的動態(tài)平衡，使部分吸附瓦斯轉(zhuǎn)化成游離瓦斯，而游離瓦斯則通過裂隙運(yùn)移得以排放，大幅度地釋放了煤體及圍巖中的彈性潛能和瓦斯膨脹能，煤層瓦斯透氣性顯著提高；最后，高壓水潤濕了煤體，煤體的槊性增加，脆性減小，可降低煤體中殘存瓦斯的解吸速度。水力沖

4、孔過程沖出了大量瓦斯和一定數(shù)量的煤炭，因此在煤休中形成一定的卸壓、排放瓦斯區(qū)域，在這個安全區(qū)域內(nèi)，破壞了突出發(fā)生的基礎(chǔ)條件，進(jìn)而達(dá)到消除煤與瓦斯突出Z目的。煤層水力沖孔增透技術(shù)適用范閑和優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下三個方面：（1）適用煤層特征：采深大、地應(yīng)力大、煤層松軟、透氣性低、瓦斯含量高、瓦斯壓力大。（2）瓦斯治理和消突閑難：由于右門揭煤前未揭開煤層，煤層沒冇卸壓，透氣性低，需要耗費(fèi)大量時間和工程量抽放，消突效果不佳，造成采掘接替緊張。（3）水力沖孔措施利用巖石巷道為安全屏障，采用水力作用沖出部分煤體和瓦斯，貝有較好的卸壓增透效果，可提高抽放效率，實(shí)現(xiàn)安全快速區(qū)域消突。（二）

5、項(xiàng)目研究開發(fā)對本企業(yè)、行業(yè)的推動（帶動）作用穿層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯是突出礦井無保護(hù)層開采時防治煤9瓦斯突出主要技術(shù)措施，也是解決拓瓦斯、低透氣性煤層煤巷掘進(jìn)過程中瓦斯超限的一種常川方法。研究農(nóng)明，鉆孔直徑是影響穿層鉆孔預(yù)抽瓦斯效果的主要因索。所以，如何增大預(yù)抽鉆孔的直徑，擴(kuò)大鉆孔的有效影響范囤，提高鉆孔的預(yù)抽效果就顯得尤為重要。鉆孔直徑的增大一方面擴(kuò)大了煤壁的暴露面積，使得瓦斯的排放通道增加；另一方面也增大了煤體的卸壓范圍使煤層的透氣性増人，有效的提高鉆孔的抽采效果。但是使用礦用鉆機(jī)直接施工大直徑鉆孔存在容易塌孔、難以排除煤渣以及成孔率低的弊端。另外鉆機(jī)的符合也驟然增大，給

6、鉆孔施工帶來一定的難度。穿層鉆孔的穿煤段長度占整個鉆孔匕度的比例較小，一般為兒十分Z—，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個方而綜合考慮完全沒有必要整個鉆孔都采用大直徑鉆孔施工的方法。對掘進(jìn)巷道所在煤層進(jìn)行穿層鉆孔水力沖孔卸壓增透技術(shù)，不僅可以消除煤與瓦斯究出發(fā)生的誘發(fā)因索，而且消突范圍較大，-同時可實(shí)現(xiàn)消突措施與掘進(jìn)施工的時間和空間分離，兩者的平行作業(yè)使得快速掘進(jìn)成為現(xiàn)實(shí)，有效的緩解了礦井接替緊張的局面。（三）現(xiàn)有研究開發(fā)基礎(chǔ)根據(jù)《煤礦瓦斯抽采棊本指標(biāo)》（AQ1026-2006）4.1條和公司相關(guān)規(guī)處：突出煤層工作而采掘作業(yè)前必須將控制范圍內(nèi)煤層的瓦斯含量降到煤層始突深度的瓦斯含量以下或?qū)?/p>

7、瓦斯壓力降到煤層始突深度的煤層瓦斯圧力以下，必須將瓦斯含量降到7m3/t以下，或?qū)⑼咚箟毫档?.7MPa以下。在此基礎(chǔ)上，具備采取水力沖孔消突技術(shù)措施條件的，盡量采取水力沖孔技術(shù)措施，進(jìn)一步消除煤層突出危險性。礦井一采區(qū)9號煤層鉆孔流量衰減系數(shù)0.9914（1-，平均鉆孔流量衰減系數(shù)為0.9729d-l,煤的破壞類盤為IV類，堅(jiān)尚性系數(shù)為0.33,瓦斯壓力為0.80MPa,瓦斯含量為12.79m3/t。礦井一采區(qū)9號煤層瓦斯含量、瓦斯壓力較高，煤層透氣性低，屬于較難抽采煤層。礦井揭煤期間需要耗費(fèi)人量時間和工程量抽采，為了提高