王坡煤矿掘进工作面水力增透技术研究及应用

为有效解决王坡煤矿破碎煤层条件下预抽效率低、预抽达标时间长、巷道掘进速度慢等问题,在3310运输巷掘进工作面试验与应用超高压水力割缝卸压增透技术。通过钻孔屑量、瓦斯抽采效果及抽采半径考察分析得出了割缝半径1. 46～1. 61m,单孔抽采流量可提高1. 5～5. 5倍,预抽7d后孔底间距5m布置的预抽孔可抽采达标。结果表明:超高压水力割缝技术能够有效改善煤层预抽效果,大幅提高瓦斯抽采效率,缩短抽采达标时间,进而将煤巷掘进速度提高35%。此外水力割缝技术可增大钻孔有效影响半径,减少预抽钻孔工程量。     

碎软煤层顺层钻孔水力割缝增透技术研究

为了解决碎软突出煤层透气性差、瓦斯抽采时间长、抽采难度大的问题,将高压水力割缝技术应用于碎软突出煤层顺层钻孔瓦斯抽采中。在新疆艾维尔沟矿区4号煤层开展了水力割缝试验,施工了7个高压水力割缝钻孔和7个普通抽采钻孔,考察了割缝压力和割缝半径,比较了瓦斯抽采效果。研究表明:4号煤层的割缝压力在55 MPa左右较为合理。在55 MPa割缝压力下割缝5 min,割缝半径大约为0.89 m;下向钻孔不适合采用高压水力割缝措施。水力割缝钻孔与普通抽采孔抽采效果相比,日单孔抽采浓度、单孔抽采流量和抽采纯量至少能提高2倍以上。水力割缝钻孔抽采的前22 d抽采效果明显优于普通抽采孔,但衰减速度很快,大约30 d后,二者抽采效果基本接近。     

单一低渗煤层顺层钻孔水力化措施应用

余吾煤业主采3号煤层具有透气性差、较难抽采特点,顺层钻孔抽采瓦斯纯量较低,无法快速降低煤体瓦斯含量。为此余吾煤业开展了超高压水力割缝、水力造穴增透技术效果考察,得出钻孔经过超高压水力割缝、水力造穴后,单孔抽采效率得到了大大提升。同时对等效半径、纯量衰减情况、施工用时、安全系数等方面进行了全面对比,得出水力造穴效果优于超高压水力割缝。     

常村煤矿低渗透煤层水力割缝增透技术研究

常村煤矿为高瓦斯矿井,3号煤层渗透性差,为提高3号煤层瓦斯抽采效果,必须对低渗透性煤层采取有效的增透措施。为此,本论文研究3号低渗煤层水力割缝增透技术,确定了现场试验钻孔参数及其布置方式。研究表明:水力割缝增透技术可使瓦斯抽采流量可提高3~3.75倍,高浓度抽放时间延长1.2倍,因此水力割缝增透技术可取得较理想的瓦斯抽排效果。     

高瓦斯难抽煤层顺层钻孔水力割缝强化瓦斯抽采技术实践

霍尔辛赫煤业有限公司矿井主采的3号煤层，瓦斯高、透气性差、抽采效率低，给安全生产带来较大影响。为解决该问题，在3805工作面试验了顺层钻孔水力割缝技术，通过对比不同割缝压力的瓦斯抽采效果，确定了经济合理的割缝压力值，并通过现场测试得到有效抽采半径。实施水力割缝技术后，瓦斯抽采纯量提高了4～6倍，达到了预期目标。     

基于煤层原始瓦斯含量和压力的割缝钻孔有效抽采半径测定

为了准确测定割缝钻孔的有效抽采半径,基于煤层原始瓦斯含量和压力,通过将预抽率30%与残余瓦斯含量8 m3/t这2个消突指标相结合,提出了新的割缝钻孔有效抽采半径判定指标:当煤层原始瓦斯含量11.3 m3/t时,将压降大于煤层原始瓦斯压力的50%作为确定有效抽采半径的指标;当煤层原始瓦斯含量11.3 m3/t时,将压降64/q2作为确定有效抽采半径的指标。在杨柳煤矿进行了现场试验,最终确定割缝钻孔的有效影响半径为5 m。通过对抽采指标及残余瓦斯含量的考察,验证了上述指标的有效性和可靠性。     

祥升煤矿6号煤层瓦斯抽采半径现场实测分析

为了测定煤层瓦斯抽采半径,为瓦斯抽采设计及制定煤层防突措施提供指导,以祥升煤矿6号煤层为研究背景,在井下布置了5个瓦斯压力测试钻孔,通过现场实测得到60d的瓦斯压力变化数据,并由此分析得到祥升煤矿6号煤层瓦斯有效抽采半径。通过现场实测表明:抽采30d的有效抽采半径为3.34m,抽采60d的有效抽采半径为4.80m。     

深钻孔高压水力割缝增透技术在突出煤层中的应用

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60MPa的射流进行切割,切割半径可以达到1.5m;对100m深的钻孔进行割缝,成功率可以达到80%以上;割缝后的瓦斯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。     

超高压水力钻割一体化增透技术参数试验考察

为了掌握屯留井田3号煤层超高压水力钻割一体化增透合理技术参数,提高钻孔瓦斯抽采效率,对合理割缝压力、不同割缝时间的单刀出煤量进行试验,并对瓦斯抽采效果进行现场考察。试验表明:3号煤层合理割缝压力为90MPa,单刀割缝7min出煤量约为0.32t时,其割缝半径可达1.45～1.62m,钻孔瓦斯抽采效果最佳,为类似煤层超高压水力钻割一体化增透技术参数选择提供参考依据。     

高瓦斯碎软煤层超高压水力割缝增透机理及合理技术参数研究

针对云南省大坪矿区某煤矿开采C_9煤层期间面临的煤层透气性差、瓦斯含量高、预抽达标时间长、生产接续失调等问题,提出超高压水力割缝增透强化抽采技术。采用理论分析、实验考察的方法对其增透机理、合理技术参数分别进行了分析研究,得到C_9煤层合理割缝压力为75 MPa,单缝合理排屑量为0.36t,缝槽半径约为1.66m,单缝合理割缝时间为7min,缝槽合理间距为5m。在此基础上开展了工业试验,试验结果表明:C_9煤层采用超高压水力割缝后,钻孔抽采瓦斯浓度、瓦斯纯流量提高约2.14倍、2.74倍,煤层抽采达标时间缩短约63.7%,解决了某煤矿C_9煤层瓦斯治理难题,有效地保障了煤矿的安全高效生产。     

低透煤层水力割缝锥-柱组合型喷嘴增透技术研究

为了解决高瓦斯低透气性煤层抽采效率低下的难题,利用水力割缝增透技术提高瓦斯抽采率,其割缝设备使用锥-柱组合型喷嘴。以斜沟煤矿18205工作面为研究对象,通过理论分析、数值模拟和现场试验的方法研究此种形式喷嘴的增透效果。现场试验得到实施水力割缝增透措施后的钻场瓦斯抽采纯量明显比未开展水力割缝的钻场高,6 m抽采半径的钻场抽采效果最好。     

基于压降法测定瓦斯抽采影响半径的研究

为了确定玉溪煤矿3号煤层穿层钻孔合理的瓦斯抽采影响半径,采用压降法进行现场测试。测试结果表明:预抽6 d、9 d、14 d、26 d、33 d的瓦斯抽采影响半径分别1.8 m、2.3 m、2.6 m、3.2 m、3.6 m。对实测值进行回归分析,最终得出玉溪煤矿瓦斯抽采影响半径与抽采时间的关系曲线,为制定煤层瓦斯区域消突措施、合理布置抽采钻孔提供科学的参考依据。     

新元煤矿煤层机械造穴钻孔有效瓦斯抽采半径测定

为保障新元煤矿3号煤层钻孔瓦斯抽采效果，需要科学、合理地确定瓦斯抽采参数，而钻孔有效抽采半径是其重要的参数之一，直接关系到预抽钻孔布置和预抽时间的长短。采用残余流量法和初始流量法综合考察，确定了新元煤矿3号煤层机械造穴有效抽采半径。通过现场实测得出，采用残余流量法测试2组机械造穴有效抽采半径分别为3.5、4.0 m;采用初始流量法测定3号煤层在单孔抽出率为45.94%时，抽采60 d后，其机械造穴有效抽采半径为5.55 m。     

压降法测试水力割缝有效影响半径应用分析

水力割缝有效影响半径是确定水力割缝钻孔布置参数以及评价卸压增透效果的重要依据,本文针对压降法测定水力割缝有效影响半径的原理及方法进行了探讨研究,并将该方法应用于平煤八矿进行现场测试.结果表明,压降法测定水力割缝有效影响半径是一种行之有效的方法,对突出煤层实施水力割缝卸压增透、提高瓦斯抽采效果具有重要意义.     

赵固二矿坚硬煤层超高压水力割缝增透技术应用

针对赵固二矿煤层坚硬、透气性低、钻孔瓦斯抽采效果差及钻孔工程量大等问题,提出采用超高压水力割缝技术提高瓦斯抽采效率。基于应力波原理,分析了高压水射流破煤机理,研制了适用于坚硬煤层条件且能够有效提高射流打击力的圆锥收敛型喷嘴和适用于坚硬煤层条件的定点冲击割缝方式。现场试验表明,针对坚硬煤层条件,割缝钻孔平均单刀出煤量约0.18t,等效割缝半径0.99～1.57m,割缝后瓦斯自然涌出量是普通钻孔的11.3倍,抽采纯量较普通钻孔提高3.8倍,钻孔抽采有效半径较普通钻孔增加了90%左右。超高压水力割缝技术能有效的解决低渗透性坚硬煤层的瓦斯抽采难题。     

基于水射流割缝煤层区域动态指标研究

基于水射流割缝煤层增透技术,分析了割缝后煤体应力分布状态,计算了割缝钻孔径向应力和切向应力。在理论分析水射流割缝钻孔影响半径的基础上,确定基于水射流割缝钻孔布置的技术工艺。根据现场实测数据,统计分析了动态指标,对水射流割缝后煤层瓦斯抽采增透效果进行了验证。中兴矿现场试验表明:与常规钻孔相比,采用水射流割缝钻孔瓦斯抽采浓度提高3.6倍、流量提高2.7倍、纯流量提高9.7倍;上覆三采西翼回风巷平均风排瓦斯涌出量最大减少0.68 m^3/min,降低26.98%;水射流割缝钻孔段瓦斯含量降低0.48 m^3/t;抽采半径为3.0 m时,水射流割缝钻孔段抽采时间41 d,相比常规钻孔抽采时间缩短43 d。     

顺层钻孔压降法确定瓦斯抽采半径实践与应用

针对某煤矿煤层抽采难易程度为勉强抽采的11-2煤层,提出了采用顺层钻孔压降法测试,介绍了测试原理及具体方法,并将该方法进行了现场试验,测试结果表明:11-2煤层釆用94 mm钻孔进行煤层瓦斯抽釆,当抽釆负压为16 k Pa,抽采时间为32 d时,其抽釆影响半径为3.5 m,钻孔抽采27 d时影响半径为3 m,抽釆37 d后影响半径为4 m,抽釆45 d后影响半径为5 m.根据抽釆时间与半径之间的幂函数关系,优化了11-2煤层底板顺层钻孔的布置,为该煤矿瓦斯抽采及防治工作提供了重要依据。     

低渗透性高瓦斯煤层水力强化抽采技术研究

瓦斯抽采是解决煤矿瓦斯灾害事故的主要方法,而煤层瓦斯渗透性是决定瓦斯抽采效果的重要影响因素。对于低渗透性高瓦斯煤层,采用水力强化抽采技术可以有效增加煤层瓦斯渗透性,从而提高瓦斯抽采效率。本文分析了水力割缝、水力压裂瓦斯强化抽采技术的原理及工艺。探讨了利用高压水流冲击煤体的水力割缝和水力压裂强化瓦斯抽采方法的可行性。     

孟家窑煤业水力割缝卸压参数试验研究

针对煤矿开采过程中面临的瓦斯灾害的威胁,分析了煤体渗透性的影响因素及高压水射流割缝卸压技术的增透机理。在孟家窑煤业5#煤层进行了水力割缝增透强化瓦斯抽采的试验研究,针对切割压力、切割时间、孔内切割间距等割缝参数进行了试验研究。水力割缝后单孔瓦斯排气量从300 L提升到350 L,抽采前10 d的孔内平均瓦斯浓度由22.27%增加到26.66%。对比试验数据显示切割最优压力为70 MPa,切割最优时间为3 min,切割最优间距为1.0 m。最后从数学角度分析并得出水力割缝技术可以有效地释放煤层中的体积应力,提高煤层的透气性,从而提高钻孔内瓦斯浓度百分比,延长抽采时间,提高抽采总量。     

锥-柱组合型喷嘴割缝增透技术在中兴矿的应用研究

针对高瓦斯低透气性煤层抽采效率低下,利用水力割缝增透技术提高瓦斯抽采率,割缝设备使用锥-柱组合型喷嘴。为了获得锥-柱组合型喷嘴水力割缝本煤层的增透效果,以中兴矿1415工作面为研究对象,通过理论分析、数值模拟和现场试验的方法研究此种形式的喷嘴的增透效果。数值模拟结果表明:位于喷嘴周围的水射流能量达到最大,伴随着水射流逐渐远离喷口,其能量在逐步减弱,在水射流的中轴线两侧能量呈现对称分布,当收缩角达到30°时,水射流的射程最远,衰减速度最缓慢。工业试验发现:实施水力割缝增透措施后的钻场瓦斯抽采纯量明显比未开展水力割缝增透措施的钻场高,12、13#钻场(6m抽采半径)的平均瓦斯抽采纯量比14、15#钻场(8m抽采半径)增加了0.07m3/min,因此6m抽采半径的12、13#钻场抽采效果最佳。