三、水力擾動(dòng)之水力沖孔卸壓抽采技術(shù)

1、河南能源化工集團(tuán)研究院河南能源化工集團(tuán)研究院水力擾動(dòng)瓦斯抽采技術(shù)體系水力擾動(dòng)瓦斯抽采技術(shù)體系-之水力沖孔卸壓抽采技術(shù)之水力沖孔卸壓抽采技術(shù)2022-3-25一、水力沖孔卸壓抽采技術(shù)作用二、鉆沖一體化卸壓抽采技術(shù)及裝備三、老孔修復(fù)與增透技術(shù)及裝備3水力沖孔利用高壓水射流沖出大量煤與瓦斯，同時(shí)發(fā)生煤體的膨脹變形和頂?shù)装宓南嘞蛭灰?，引起在鉆沖影響范圍內(nèi)地應(yīng)力降低，煤層卸壓，裂隙增加，煤層透氣性增高。高壓水射流的射流沖擊力，造成鉆孔周圍煤體的破碎、掉落，逐漸在煤體中形成一個(gè)大尺寸的孔洞，孔洞周圍的煤體在孔道方向發(fā)生大幅度的徑向位移，造成鉆孔周圍煤體向鉆孔方向移動(dòng)，從而引起孔道影響范圍內(nèi)地應(yīng)力的釋放。一

2、、水力沖孔卸壓抽采技術(shù)作用n卸壓增透4位于水力沖孔鉆孔附近的煤體由于收到水力沖孔的直接影響，處于瓦斯充分排放區(qū)。煤層裂隙充分發(fā)育，絕大部分瓦斯在沖孔過(guò)程中就被排出，剩余的瓦斯也在沖孔結(jié)束后被迅速排除，瓦斯壓力下降很快。位于瓦斯排放區(qū)和瓦斯壓力過(guò)渡區(qū)的煤體，由于受到水力沖孔的影響，瓦斯壓力都呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，但是各自的程度會(huì)有所不同。一、水力沖孔卸壓抽采技術(shù)作用n排放瓦斯5水力沖孔過(guò)程中，高壓水進(jìn)入并濕潤(rùn)煤體，增加了煤的流變性，降低了煤體內(nèi)部的應(yīng)力集中，高壓水對(duì)煤體的濕潤(rùn)作用使煤體的脆性減弱，增加了煤體的可塑性，降低了煤體的彈性勢(shì)能，也間接的提高了其抵御突出的能力。一、水力沖孔卸壓抽采技術(shù)作

3、用n改變煤體的物理力學(xué)性質(zhì) 適用于軟煤、f1.8的硬煤及軟硬互層煤體； 適用于瓦斯含量高、壓力大、抽采達(dá)標(biāo)困難的煤層； 適用于穿層及順層抽采鉆孔n配套裝備： 鉆沖一體化系列鉆具 三防裝置n適用條件：6二、鉆沖一體化卸壓抽采技術(shù)及裝備鉆-沖一體化系統(tǒng)裝備示意圖7二、鉆沖一體化卸壓抽采技術(shù)及裝備8n技術(shù)特征 鉆-沖一體化鉆頭利用所供水壓的不同控制來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆沖一體化,實(shí)現(xiàn)了鉆進(jìn)、沖孔一體化，避免了重復(fù)更換鉆頭，提高了沖孔效率; 噴嘴采用圓錐形設(shè)計(jì)，噴嘴的收縮角為13，噴孔的長(zhǎng)徑比為3，噴嘴直徑設(shè)計(jì)有1.5mm、2.0mm和2.5mm三種； 高壓密封系統(tǒng)耐高壓30MPa以上； 可實(shí)現(xiàn)對(duì)f1.8的各類煤體

4、進(jìn)行沖孔卸壓。二、鉆沖一體化卸壓抽采技術(shù)及裝備水力鉆沖一體化技術(shù)實(shí)施流程n工藝流程9二、鉆沖一體化卸壓抽采技術(shù)及裝備n技術(shù)參數(shù)破煤有效壓力：P=C f（C取1220）高壓管匯：耐壓應(yīng)不小于泵的額定壓力，應(yīng)選擇32mm和25mm內(nèi)徑的高壓軟管，并優(yōu)先選擇32mm的高壓軟管，以減少壓力損失。10二、鉆沖一體化卸壓抽采技術(shù)及裝備管路壓力損失與內(nèi)徑的關(guān)系管路壓力損失與內(nèi)徑的關(guān)系內(nèi)徑內(nèi)徑D（mm）體積流量體積流量q（L/min）系數(shù)系數(shù)雷諾數(shù)雷諾數(shù)Re壓力損失壓力損失P（MPa/m）3220059.7893200.0042520059.7139562.50.0141620059.797693.750.1

5、1887059.769781.250.505n技術(shù)參數(shù)乳化液泵額定流量：f0.5時(shí),可取200L/min;0.5f1.0，可取200L/min，條件允許時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇400L/min，以提高沖孔效率和緩解憋孔現(xiàn)象；f1.0，取400L/min。沖孔出煤量控制：依據(jù)煤體f值得不同可參照下表。11二、鉆沖一體化卸壓抽采技術(shù)及裝備堅(jiān)固性系數(shù)堅(jiān)固性系數(shù)ff0.5 0.5f1 f1控制煤體出煤比率控制煤體出煤比率20-3010-205-10 測(cè)試水力沖孔前后參數(shù)自然瓦斯流量測(cè)試衰減系數(shù)測(cè)試瓦斯抽采濃度、抽采負(fù)壓、抽采流量煤層瓦斯含量煤層瓦斯壓力卸壓效果評(píng)價(jià)指標(biāo)卸壓出煤量預(yù)抽率工作面效檢指標(biāo)12二、鉆沖一體

6、化卸壓抽采技術(shù)及裝備n效果評(píng)價(jià)n應(yīng)用實(shí)例13二、鉆沖一體化卸壓抽采技術(shù)及裝備 沿25051下底抽巷走向每31m設(shè)為一個(gè)抽采單元 礦方原設(shè)計(jì)抽采孔孔底間距4.4m，每組14個(gè)孔，共7組，共計(jì)98個(gè)孔 本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)孔底間距為6.2m，每組9個(gè)孔，共5組，共計(jì)45個(gè)孔，比礦方減少53個(gè)鉆孔平均日抽采純量對(duì)比圖平均日抽采純量對(duì)比圖連抽天數(shù)/d平均日抽采純量/ m3/d平均單孔抽采純量/m3/min沖孔鉆孔未沖孔鉆孔倍率倍率沖孔鉆孔未沖孔鉆孔倍率倍率20100.50 33.50 3.00 0.0125-0.01930.003464054.83 23.90 2.29 0.0078-0.01120.0025

7、34.56060.80 22.80 2.67 0.0083-0.01280.0025359048.08 25.44 1.89 0.00830.00253.3沖孔鉆孔和未沖孔鉆孔抽采數(shù)據(jù)對(duì)比分析表沖孔鉆孔和未沖孔鉆孔抽采數(shù)據(jù)對(duì)比分析表抽采效果14二、鉆沖一體化卸壓抽采技術(shù)及裝備15二、鉆沖一體化卸壓抽采技術(shù)及裝備沖孔沖孔日期日期孔號(hào)孔號(hào)傾角傾角()煤段長(zhǎng)度煤段長(zhǎng)度(m)孔深孔深(m)水壓水壓(MPa)流量流量(L/min)沖孔時(shí)沖孔時(shí)間間/min煤量煤量(t)瓦斯量瓦斯量T2（濃度）（濃度）鉆機(jī)鉆機(jī)型號(hào)型號(hào)鉆桿鉆桿型號(hào)型號(hào)噴孔噴孔情況情況備注備注鉆沖一體化記錄表鉆沖一體化記錄表n現(xiàn)場(chǎng)施工記錄臺(tái)賬

8、16二、鉆沖一體化卸壓抽采技術(shù)及裝備n技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)17n適用條件 適用于軟煤及f1.5軟硬互層煤體； 適用于改造抽采效果差聯(lián)抽鉆孔； 適用于穿層及順層抽采鉆孔。n核心裝備： 瓦斯抽采孔水力作業(yè)機(jī) 乳化液泵三、老孔修復(fù)與增透技術(shù)及裝備18WSZ 16/45-200瓦斯抽采孔水力作業(yè)機(jī)三、老孔修復(fù)與增透技術(shù)及裝備19水水水水系 列 化 噴 頭清水泵站水箱三、老孔修復(fù)與增透技術(shù)及裝備20三、老孔修復(fù)與增透技術(shù)及裝備n技術(shù)參數(shù)21n技術(shù)特征 可完成新施工抽采鉆孔沖孔卸壓； 在不損壞原有封孔系統(tǒng)的條件下，對(duì)在抽鉆孔進(jìn)行修復(fù)增透； 延長(zhǎng)了鉆孔抽采周期，減少了補(bǔ)打鉆孔工程量； 利用小直徑連續(xù)油管實(shí)現(xiàn)全程連續(xù)沖孔

9、卸壓。三、老孔修復(fù)與增透技術(shù)及裝備22三、老孔修復(fù)與增透技術(shù)及裝備n修復(fù)增透機(jī)理23n工藝流程 定位 調(diào)整作業(yè)機(jī)高低和作業(yè)機(jī)角度進(jìn)行定位，使輸管器正對(duì)作業(yè)孔。 修復(fù)增透作業(yè) 啟動(dòng)高壓注水泵站，調(diào)整水路壓力和流量，開(kāi)始向作業(yè)孔噴射高壓水，進(jìn)行修復(fù)增透作業(yè)。 收管 操縱方向流量控制閥，回拉操縱桿，開(kāi)始收管。 收架 需要收架時(shí)，將主機(jī)角度調(diào)平，降至最低位置，所有閥回到中間位置，關(guān)閉所有截止閥，關(guān)閉電源，收架結(jié)束。三、老孔修復(fù)與增透技術(shù)及裝備24n工藝流程三、老孔修復(fù)與增透技術(shù)及裝備n效果評(píng)價(jià)：測(cè)試水力沖孔前后參數(shù)自然瓦斯流量測(cè)試衰減系數(shù)測(cè)試瓦斯抽采濃度、抽采負(fù)壓、抽采流量煤層瓦斯含量煤層瓦斯壓力卸壓

10、效果評(píng)價(jià)指標(biāo)卸壓出煤量預(yù)抽率工作面效檢指標(biāo)25三、老孔修復(fù)與增透技術(shù)及裝備二七下山回風(fēng)巷區(qū)域防突措施鉆孔設(shè)計(jì)剖面圖二七下山回風(fēng)巷區(qū)域防突措施鉆孔設(shè)計(jì)剖面圖n應(yīng)用實(shí)例：26二七下山底板回風(fēng)巷3.6二1煤-剖面393335374034363816.716.6二七下山皮帶三、老孔修復(fù)與增透技術(shù)及裝備抽采鉆孔修復(fù)期間巷道回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瘸椴摄@孔修復(fù)期間巷道回風(fēng)流瓦斯?jié)舛刃迯?fù)增透效果27抽采鉆孔修復(fù)增透前后抽采效果抽采鉆孔修復(fù)增透前后抽采效果修復(fù)增透前三、老孔修復(fù)與增透技術(shù)及裝備28三、老孔修復(fù)與增透技術(shù)及裝備瓦斯抽采孔修復(fù)增透臺(tái)賬瓦斯抽采孔修復(fù)增透臺(tái)賬鉆場(chǎng)編號(hào)鉆場(chǎng)編號(hào)孔號(hào)鉆孔實(shí)鉆記錄角度/巖孔段長(zhǎng)度/m煤孔段長(zhǎng)度/m孔深/m修復(fù)增透情況修復(fù)增透情況沖孔管最大進(jìn)尺沖孔點(diǎn)有無(wú)噴孔沖孔水壓最大水壓：最小水壓：沖孔時(shí)間沖孔時(shí)間段：設(shè)備運(yùn)行出煤量備注備注修復(fù)增透作業(yè)前巷道回風(fēng)流瓦斯?jié)?/p>