超高压水力割缝装置在潞安集团的研究与应用.pdf

超高压水力割缝装置在潞安集团的研究与应用郭敏摘要：探讨超高压水力割缝装置在潞安集团下属矿井的应用。实践证明超高压水力割缝装置在矿井生产中实现了瓦斯超前抽采有效地提升了矿井生产的安全可靠性。Abstract：Thispaperdiscussestheapplicationofultra-highpressurehydraulicslottingdeviceintheminesofLu"anGroup.Thepracticeprovesthattheultra-highpressurehydraulicslottingdevicerealizesthegasadvanceextractioninthemineproductionandeffectivelypromotesthesafetyandreliabilityofthemineproduction.关键词：瓦斯抽采;超高压水力割缝装置;应用Keywords：gasextraction;ultra-highpressurehydraulicslottingdevice;application中图分类号：TD712文献标识码：A文章编号：1006-4311（2020）14-0199-020引言煤炭在我国的能源结构中占有较大比重作为我国的主体能源在能源供给方面起着无可替代的重要作用但是我国煤矿灾害非常严重尤其瓦斯灾害最为严重给煤炭的安全开采带来许多难题。瓦斯事故的发生不仅造成了大量人员伤亡和财产损失而且也带来了不良的社会影响。因此瓦斯治理已经成为制约我国煤矿持续稳定发展的重大技术难题。强化煤矿瓦斯灾害防治保障煤矿安全生产强化煤层零突出、瓦斯零爆炸“双零”目标成为我国煤炭生产面临的最迫切的任务。目前世界各主要产煤国均把抽采煤层瓦斯作为防止瓦斯事故的有效技术措施。潞安集团各高瓦斯矿井普遍存在煤层松软、地质构造复杂瓦斯压力增大等问题受松软煤层影响在使用传统的瓦斯钻孔抽采施工工艺过程中经常发生塌孔、排渣困难、喷孔等现象。针对此类问题潞安集团引进快速卸压增透新工艺在钻进过程中应用超高压水力割缝技术解决顺层预抽钻孔数量多、抽采达标时间长等难题。通过工业性试验发现采用超高压水射流在施工完成的钻孔中对煤体进行切割通过破碎煤体结构能够将钻孔直径增大地应力降低瓦斯释放能力提升瓦斯抽放效果明显增强从而缩短抽采达标时间解决采掘衔接紧张等问题有效提升了瓦斯抽采效果。1技术原理通过超高压水力割缝装置从钻孔内部排出一定量的煤体在钻孔周围形成一系列水力作用裂缝为煤体膨胀变形、裂隙发育、位移提供空间;钻孔内部煤体发生膨胀变形向钻孔方向发生位移同时降低钻孔影响范围内地应力、充分释放煤层压力;煤体裂隙网络发育大幅度提高煤层透气性钻孔内部割缝形成后抽采面积增大促进瓦斯高效释放实现对瓦斯含量较高区域煤体的有效治理。2超高压水力割缝装置组成超高压水力割缝装置主要由金刚石复合片钻头、高低压转换割缝器、超高压清水泵、远程操作台、超高压软管、超高压旋转水尾、水力割缝浅螺旋整体钻杆等组成。各部分合理布局于履带行走装置上方性能良好、结构简单配合履带行走装置搬运方便使用后瓦斯抽采效果显著提高。（图1）3工作原理超高压水力割缝工艺可实现钻进、切割一體化作业。通过产生100MPa压力的超高压清水泵形成超高压旋转水射流采用高低压自动转换割缝器低压状态下水从前端流出具有钻孔钻进功能;高压状态下割缝器前端封闭具有切割功能实现了不退出钻杆钻进、切割于一体化的作用。钻孔内部煤体在高压下的水射流冲击后可击落、破碎再使用水力进行冲刷这样就可将部分的煤体伴随压力水一同从孔口流出钻孔的里面就会产生一个扁平的空间以达到扩大煤体内钻空间的目的促使煤体内部的裂隙继续发育、增大使煤体的暴露面积有所增加进而使瓦斯进行流动为煤层内部卸压、瓦斯释放和流动创造良好的条件提高了煤层内部瓦斯抽采效率。缝槽上下煤体的压力在一定范围内得到充分释放并且在压力的作用下煤体空间发生移动加大了煤体卸压后的瓦斯排放范围。通过高压旋转水射流的切割作用煤体的原应力和裂隙状况发生变化煤体和周围岩石中的应力紧张状态得到缓和不仅