【某礦礦礦井瓦斯防治技術(shù)探究9200字（論文）】

某礦礦礦井瓦斯防治技術(shù)研究摘要煤炭是十分重要的化石能源，它在地球上分布非常廣泛。煤炭的用途也極為廣泛，最主要用途是用于火力發(fā)電，除用于火電以外煤炭也是冬天取暖不可缺少的能源。隨著社會的發(fā)展，新能源在能源占比重逐年上升，但是電力中的絕大部分電還是來自于火電，，大約占七成。除火電外水電、核電分別約占17.8%和4.8%，風(fēng)電、太陽能發(fā)電分別約占6.1%和3.5%。煤炭是我們生活中十分重要的一種化石能源，對煤炭的需求非常大，這就需要開采地下更深層次的煤炭，開采深度的增加帶來瓦斯治理難度的增加。據(jù)統(tǒng)計，瓦斯事故是煤礦安全事故中極其容易發(fā)生的，煤礦安全事故中瓦斯事故占比近七成，每年全國要發(fā)生上百起安全事故，造成巨大的人員財產(chǎn)損失。隨著在科研方面加大了投入，許多新的技術(shù)應(yīng)用于煤礦瓦斯防治，近幾年煤礦發(fā)生瓦斯事故較之前有了下降了不少。但是形勢依然很嚴峻，據(jù)統(tǒng)計，僅2013到2016年間，我國因瓦斯爆炸事故共死亡三百多人，發(fā)生重大瓦斯事故20多起。由此可見，煤礦瓦斯事故發(fā)生的問題影響著我國煤炭行業(yè)健康發(fā)展。本論文通過對水力沖孔技術(shù)的研究，以某礦井作為實驗對象設(shè)計實驗，通過對通過對水力沖孔技術(shù)的理論把握，設(shè)計實驗驗證水力沖孔措施的效果，最后通過防突效果檢測驗證水力沖孔技術(shù)的效果。通過對實驗的分析，可以借鑒到煤礦實際生產(chǎn)中，降低煤礦瓦斯事故發(fā)生的概率。關(guān)鍵詞：煤炭；瓦斯；水力沖孔；防突；目錄TOC\o"1-2"\h\u1緒論 -2-1.1研究背景和意義 -2-1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 -3-1.3主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線 -3-2水力沖孔技術(shù)研究 -4-2.1水力沖孔理論分析 -4-2.2水力沖孔的工藝流程 -4-2.3影響水力沖孔破煤效果的主要因素 -5-2.4水力沖孔強化增透原理 -7-2.5水力沖孔強化增透 -8-3煤礦及工作面情況 -8-3.1地理位置 -8-3.2工作面狀況 -9-3.3地質(zhì)條件 -9-3.4水文地質(zhì)條件 -10-4水力沖孔技術(shù)現(xiàn)場實驗 -11-4.1鉆孔布置情況 -11-4.2現(xiàn)場安全措施 -11-4.3水力沖孔效果考察 -12-4.4水力沖孔前后瓦斯抽采流量 -13-4.5防突效果分析 -14-5結(jié)論 -151516-1緒論煤炭在生產(chǎn)生活中扮演著十分重要的角色，是一種十分重要的化石能源。煤炭被稱為黑色的金子。但是煤炭生產(chǎn)過程中總是伴隨著危險與事故，其中瓦斯爆炸就是十分危險及容易發(fā)生的。瓦斯又被叫做煤層氣，主要成分是甲烷，礦井中的爆炸大部分是因為瓦斯，瓦斯爆炸會給煤礦造成巨大的損失，但是若對其進行正確的開采及采集，使之作為清潔能源來使用，既能推動能源結(jié)構(gòu)的改變，也可以為煤礦增加了生產(chǎn)效益。1.1研究背景和意義瓦斯突出是煤礦生產(chǎn)五大自然災(zāi)害之一，埋藏深度越大，突出時產(chǎn)生的危害就越大。當(dāng)瓦斯含量在5-16%，氧氣含量大于等于12%，此時礦井中若有高溫高熱環(huán)境，則就極易發(fā)生瓦斯爆炸。瓦斯爆炸會帶來巨大的經(jīng)濟損失甚至還有重大的人員傷亡。這對于礦井正常生產(chǎn)帶來了巨大的隱患，所以研究煤炭瓦斯防治對煤礦安全生產(chǎn)具有重大意義。煤炭能源是我國使用較多的化石能源之一，同時我國煤炭賦存也比較多。我國每年對煤炭需求是十分巨大的，所以，礦井開采深度逐年增加，隨之而來礦井瓦斯治理難度也大大的增加。據(jù)國家安監(jiān)局統(tǒng)計，每年煤礦發(fā)生的事故中，瓦斯事故占比達七成以上[5]。隨著在科研方面加大了投入，許多新的技術(shù)應(yīng)用于煤礦瓦斯防治，近幾年煤礦發(fā)生瓦斯事故較之前有了下降了不少。但是形勢依然很嚴峻，據(jù)統(tǒng)計，僅2013到2016年間，我國因瓦斯爆炸事故共死亡三百多人，發(fā)生重大瓦斯事故20多起。由此可見，煤礦瓦斯事故發(fā)生的問題影響著我國煤炭行業(yè)健康發(fā)展。[6]礦工已屬于高危職業(yè)，井下事故頻發(fā)，造成人員傷亡，造成特大、重大事故。最近幾年，發(fā)生了多起因違規(guī)作業(yè)而導(dǎo)致的井下事故。消除礦井災(zāi)害成了全社會共同的期盼。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1瓦斯抽采技術(shù)在我國的發(fā)展目前我國對待瓦斯問題的方法主要是對瓦斯進行抽采[1]。隨著技術(shù)的發(fā)展，我國的瓦斯抽采技術(shù)也日漸成熟，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）礦井通風(fēng)基本能夠滿足我國煤礦正常的安全生產(chǎn)；（2）隨著技術(shù)的發(fā)展井下監(jiān)控也安裝的十分到位，井下監(jiān)控的應(yīng)用也降低了瓦斯災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險；（3）現(xiàn)階段礦井著手建立“四位一體”的綜合防治瓦斯突出體系；（4）礦井內(nèi)建立了以巷道抽采和鉆孔為主的瓦斯抽采體系[2]。開采深度越大。開采強度越大瓦斯的涌出量也就越大。僅僅采用簡單的通風(fēng)方式稀釋瓦斯?jié)舛仁遣粔虻模S著瓦斯事故的增多，事故造成的損失也增大，引起了國家對煤礦瓦斯事故的重視，要想有效地降低回風(fēng)巷或者上隅角中的瓦斯?jié)舛龋鸵獙ΦV井中的瓦斯進行合理的抽采。甲烷是瓦斯的主要成分，在空氣中可以燃燒，所以抽采完畢之后可以對瓦斯加以利用使之成為清潔能源，這樣既降低了安全風(fēng)險又避免了資源浪費[4]。1.2.2瓦斯抽采技術(shù)在國外的發(fā)展德國的魯爾礦區(qū)1943年第一次以工業(yè)規(guī)模對瓦斯進行抽采[勝利煤礦25],1943年以后，歐洲其他發(fā)達國家的瓦斯抽采得到了迅猛的發(fā)展。1951年在前蘇聯(lián)第一次進行瓦斯抽采。運用的方法主要是開采煤層預(yù)抽采瓦斯和綜合抽采瓦斯等。[勝利煤礦30]。美國的絕大多數(shù)煤層賦存條件比較好，所以煤與瓦斯突出的風(fēng)險較低，美國的煤質(zhì)較為松軟，所以比較容易鉆進。1950年以后美國開始從地面鉆井對井下瓦斯進行抽采，1970年以后美國成為瓦斯抽采量最大的國家，并且瓦斯抽采技術(shù)十分先進[勝利煤礦32]。澳大利亞國土面積大,擁有的煤炭資源也十分豐富，同時瓦斯含量也十分多，澳大利亞的瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展十分快。其開采方法主要是抽采井下采空區(qū)、長壁工作面煤層預(yù)抽采和地面施工鉆孔法等。1.3主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線（1）簡述水力沖孔技術(shù)，和水力沖孔的工藝流程；（2）對所研究煤礦基本情況進行概括總結(jié)；（3）設(shè)計實驗驗證水力沖孔技術(shù)的效果；（4）對實驗煤層進行防突效果檢測。2水力沖孔技術(shù)研究2.1水力沖孔理論分析水力沖孔是有效的防治煤與瓦斯突出的措施，高速水流從小孔徑中射出，可以進行清洗、破碎、剝層、切割等工作，水射流的這種特性可以被我們應(yīng)用于水力沖孔技術(shù)[房山礦]。水力沖孔技術(shù)的原理是把高壓水射流作用于煤柱或巖柱上，然后沖出煤層，從而釋放出一些瓦斯，使得煤層中的瓦斯壓力下降，使煤層中的瓦斯含量降低，最終使煤層突出的風(fēng)險降低[赤峪煤礦]。水力沖孔的防突原理：使用具備高壓水力割縫的裝置，利用高壓水射流對已經(jīng)被鉆孔的煤體進行沖擊、切割，隨之煤體上會有一些縫隙和槽，通過以上操作對之前已有鉆孔的煤體進行破壞，增大煤體的暴露面積，瓦斯在煤層中的流動狀態(tài)就會被改變，這樣就形成了有利于瓦斯排放的條件。煤層透氣性提高，瓦斯得以排放，實現(xiàn)煤體卸壓、增透的目的2.2水力沖孔的工藝流程進行水力沖孔工作之前要進行許多準(zhǔn)備工作，主要的步驟包括：收集、整理巷道中煤層的基本參數(shù)，有了地質(zhì)參數(shù)可以更加了解該煤層，接下來要制定出瓦斯的抽采方案、確定水力沖孔需要孔的孔位、同時也要制定出可靠的安全措施以保證沖孔時的安全等。前期工作需要測定突出煤層的基本參數(shù)，主要是瓦斯壓力、瓦斯含量、煤層的賦存條件等。在進行水力沖孔的過程中，要確保供應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定，主要是供電、供水、通風(fēng)。還要在現(xiàn)場進行雜物的收集，因為沖孔的過程會產(chǎn)生大量瓦斯和煤水混合物。另外，為防止意外發(fā)生，還要確定好避災(zāi)場所和逃生路線。在水力沖孔設(shè)備安裝完成以后，在保證設(shè)備調(diào)試無誤以后才能連接水路，連接水路以后打開壓水裝置，通入水先清洗鉆頭然后開始鉆孔，通水后可以驗證鉆桿正常，當(dāng)孔口的清水流出后可以證明鉆頭清洗完畢，這時方可連接高壓旋轉(zhuǎn)水泵。待高壓水泵的壓力值達到可以出水的壓力時打開鉆機開關(guān)，按照適當(dāng)?shù)乃俣韧苿鱼@桿，直至沖孔作業(yè)完成。鉆孔作業(yè)完成以后，首先關(guān)閉高壓水泵的開關(guān)，然后將高壓旋轉(zhuǎn)水尾卸下，最后將沖鉆鉆頭和高壓鉆桿卸下。將卸下的所有零部件要整齊擺放，并且按需在零件部位涂抹潤滑油。另外，水力沖孔過程中要隨時關(guān)注周圍的情況，如果有瓦斯超標(biāo)現(xiàn)象或者別的異?，F(xiàn)象要立即停止作業(yè)[潘三]。2.3影響水力沖孔破煤的主要因素當(dāng)水射流沖擊煤體時，煤體會被破碎分離，這稱為水射流的破煤能力[方山32]。水射流的破煤能力主要受水射流本身的性能、圍壓和煤的物理特性這三方面的因素影響。1水射流本身性能包括水射流的噴嘴直徑、出口壓力、噴距和沖蝕時間。水射流的噴嘴直徑：水射流裝置在不改變水射流壓力時，水射流的直徑增大水射流的流量也會增大，若是水射流的功率不足，水射流對煤體的破壞效果就會削弱，但是如果功率足夠時，因為水射流的橫截面變大了所以接觸煤體的面積也會變大，水射流的能量較之前也會大大增大，水射流接觸的煤體也極其容易被破壞。根據(jù)以上原理可得知，水射流的壓力保持一定時，選擇適當(dāng)?shù)膰娮熘睆娇梢詫ζ泼盒Ч酗@著的幫助作用。水射流的初始壓力：初始壓力又被叫做出口壓力，水射流的初始壓力是影響破煤效果的重要因素之一[方山33]。水射流開始沖擊煤體時，在還未達到臨界壓力時，煤體只發(fā)生塑性形變并不會因受到?jīng)_擊而破壞。要想煤體被破壞，水射流的初始壓力要大于煤體破碎的臨界壓力值。水射流的當(dāng)流量固定時，初始水壓越大，水射流的破煤能力越強，兩者之間大致為線性關(guān)系[方山34]。日本學(xué)者山門憲雄等人通過實驗確定了水射流初始壓力與破巖深度的線性關(guān)系，并得出了公式：?=ap?式中：?—破巖深度，mm;pcp—射流壓力，Pa；a—經(jīng)驗系數(shù)。（3）靶距：靶距是指水射流出口到要破碎煤體之間的距離。把水射流初始壓力和噴嘴的直徑不變作為前提，當(dāng)靶距過小時，被水射流射擊的對象幾乎不被破壞，但隨著距離的增大，水射流大塊水團接觸被射擊對象，被沖擊對象開始有被破壞跡象，隨著沖擊時間增加，破壞增大。接著靶距繼續(xù)增大，沖擊效果逐漸不明顯，當(dāng)靶距一直增大，超過最佳靶距以后，水射流就沒有了沖蝕能力，中央殘丘也隨之消失。由此可知，沖擊煤體時存在一個最佳的噴距，所以在實際工作中要根據(jù)使用目的不同，尋求最佳靶距，可以根據(jù)以下公式算出[方山36]：Ls式中：Lsd—噴嘴直徑當(dāng)水射流的噴嘴直徑較小且水射流的壓力較高時，式中代入60計算，當(dāng)水射流的噴嘴直徑較大，壓力較小時代入150計算。（4）沖蝕時間：在泵壓、圍壓、靶距不變的前提下，控制時間變量，通過實驗可清晰地得出結(jié)論，關(guān)系圖如圖3-1，在其他因素固定不變的前提下，沖蝕的時間越長，沖出煤體的質(zhì)量也越多，但是當(dāng)達到某一峰值時，增加的幅度變小了，沖出煤體的質(zhì)量幾乎處于不變的量。圖3-1沖蝕時間與沖蝕效果圖2煤巖的物理特性也是對水射流破煤影響極為重要的一個因素。（1）煤體被破壞的臨界壓力小于水射流的壓力時，煤體會被水射流破壞[方山39]。煤體的抗剪強度和抗拉強度遠遠小于它自己的抗壓輕度，而且煤體的抗拉強度和抗剪強度對于水射流來說是很容易能夠達到的。有水滲入煤體的孔隙、裂隙時，煤體會分離、剝落，煤體的結(jié)構(gòu)會被破壞[方山40]。目前有已知的煤的物理特性對水流沖擊效果影響的關(guān)系式如下：v=7.3p1002.4dp=44v0.42d0.18?式中：v—切割速度，mm/s；p—射流壓力，MPa；d—噴嘴直徑。mm；?—切割深度，mm；σb—材料的抗拉強度，MP從式（2-3）和（2-4）中可看出，破煤速度和水射流的初始水壓呈正比關(guān)系，破煤速度和煤體自身的抗拉強度強度成反比關(guān)系。（2）煤體裂隙的發(fā)育情況裂隙發(fā)育程度越大，水射流的破煤能力越強，經(jīng)過生產(chǎn)與實踐得出結(jié)論輪，煤體的脆性越高時，水射流破壞媒體的能力越強。煤體松軟程度和流變特性煤體質(zhì)地較為松軟時，瓦斯的壓力通常較大，煤層本身是具有噴射能力的。當(dāng)水射流沖擊煤體的時候，被沖擊的煤體就會因為瓦斯梯度而發(fā)生噴孔，煤體本身的流變性使噴煤的過程可以正常進行，這樣的話，煤層就具有較好的卸壓效果與瓦斯排放效果。但是當(dāng)煤體的流變性能較差時，該煤體的瓦斯就會得不到有效地排放。所以，要根據(jù)煤體流變特性來制定合適的沖孔措施。3圍壓對水射流破煤效果影響也是極為重要的，當(dāng)圍壓高時，水射流作用在巖石上的破碎效果會降低。因為高位壓狀態(tài)會使得巖石的抗拉能力提高，高圍壓狀態(tài)可以影響水射流中以應(yīng)力波形式傳播的那部分能量，應(yīng)力波的峰值與頻率會因為高圍壓狀態(tài)而改變，水射流對巖石的損傷也就減弱了。2.4水力沖孔強化增透原理2.4.1瓦斯壓力對煤體的透氣性影響瓦斯在煤層中依靠瓦斯壓力才能流動，瓦斯梯度大時，高壓瓦斯會向低壓瓦斯方向流動，這就是瓦斯突出最直接的原因。假如地應(yīng)力保持不變，在低壓滲流的時候，隨著孔隙壓力的升高煤體上吸附的瓦斯量也會隨之增多，在低壓環(huán)境時固壁上氣體分子的滑流現(xiàn)象會增多；在圍壓不變時，煤體吸附瓦斯后膨脹受阻，煤體的透氣性就會降低。在煤層上鉆孔，使用水力沖孔技術(shù)，會排出大量煤和排出大量瓦斯，煤體的壓力也會隨之降低，瓦斯梯度壓力也隨之降低，這就使得煤體瓦斯的滲透性減弱，由此煤體的透氣性便提高了。綜上，降低瓦斯的壓力可以增強煤體透氣性。2.4.2鉆孔周圍煤體滲透特性當(dāng)煤層中瓦斯的壓差超過瓦斯在煤層中滲流所需的最小壓力時，煤層中的瓦斯開始向鉆孔方向流動，此時吸附在煤層上的瓦斯開始大量解析，距離鉆孔較遠處的瓦斯也會朝這個方向開始擴散。此時瓦斯已經(jīng)發(fā)生了大量排放，煤體的骨架會收縮導(dǎo)致變形，煤體的裂隙也會擴展。綜上，水力沖孔措施會使鉆孔周圍煤體滲透率增加。2.5水力沖孔強化增透煤的內(nèi)部孔隙及裂隙的發(fā)育系統(tǒng)極大地影響著煤體的透氣性，在使用水力沖孔技術(shù)時，高壓水射流對煤體的沖擊和切割使在沖孔位置形成了比較大的孔洞，孔洞周圍的煤體會向形成孔洞方向移動、流變建立新的平衡，但是新的平衡又會不斷破壞，會處于平衡形成又破壞的往復(fù)中，直到最后形成穩(wěn)定的應(yīng)力平衡狀態(tài)。煤體從沖孔位置由里到外形成了四大區(qū)，分別是破碎區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū)和原始應(yīng)力區(qū)。破碎區(qū)和塑性區(qū)的煤體在經(jīng)過應(yīng)力集中作用后會被大量破壞，此時煤體內(nèi)部生成了許多裂隙，再加之地應(yīng)力都會使煤體中的裂隙越來越多，瓦斯流動更加順暢，鉆孔周圍煤體的透氣性也就提高了。3煤礦及工作面情況3.1地理位置本研究所選取的礦井處于東經(jīng)112°48′00″～112°58′00″；北緯35°54′00″～36°03′00″的范圍內(nèi)。區(qū)內(nèi)總體呈現(xiàn)出東西兩邊高，中南部低的地勢。礦區(qū)北部位于斷陷堆積盆地中，基巖多被覆蓋；西部邊界地區(qū)地勢最高，處于海拔1276.40ｍ的舉棒村，基巖露出情況較好；中部和南部屬沁河、丹河流域侵蝕中山區(qū)，且南部地勢最低，位于海拔880.70m的管寨村東丹河河谷中。區(qū)域相對高差達395.70ｍ。礦區(qū)河流主要有南北兩大水系。濁漳河南源及其支流北丹河自丹珠嶺、仙公山經(jīng)本礦向北流出注入漳澤水庫。南部屬黃河水系，丹河及其支流自丹珠嶺向南流出井田，于河南省沁陽附近注入沁河后匯入黃河。礦區(qū)人文地理位置優(yōu)越，無論鐵路運輸還是公路運輸，交通都極為方便。礦區(qū)向北28千米至長子縣，向南27千米達山西省高平市。長（治）—晉（城）省級公路貫穿全區(qū)。太（原）—焦（作）鐵路途徑東田良車站、趙莊車站、西陽車站等，對本區(qū)的煤炭運輸也產(chǎn)生了重大貢獻。3.2工作面狀況所研究礦井于2007年建成。2011年10月開始投入生產(chǎn)，主要采3#煤。煤層最大厚度是28.4m，平均煤厚是16.4m，可采儲量為441.36Mt，設(shè)計生產(chǎn)能力6.00Mt/a，服務(wù)年限52.2a。所研究礦井有二盤區(qū)、三盤區(qū)和五盤區(qū)共三個盤區(qū)。其中，二盤區(qū)和三盤區(qū)中的部分工作面回采完畢；五盤區(qū)位于一水平，其上布置有工作面，且5001、5002工作面已結(jié)束回采，目前在采5003工作面。該礦未來幾年主要還是依靠二盤區(qū)和五盤區(qū)進行生產(chǎn)。作為開采重點，5003大采高綜采工作面共布置三條巷道，分別是：50031、50032、50033，這三條巷道均為沿煤層頂板掘進的工作方式，采用兩進一回的通風(fēng)方式。5003工作面西側(cè)的5013工作面、西北側(cè)的5014工作面、5015工作面均已回采完畢；5003工作面的東、南側(cè)還未布置工作面。3.3地質(zhì)條件3.3.1煤層5003工作面的煤層厚度是3.8m-6.2m，工作面的平均厚度為4.39m，該工作面的煤層較為穩(wěn)定。工作面煤層的傾角為2°-13°，平均傾角為7°，煤層主要是亮煤，但是頂板部分夾有夾矸。該煤層是穩(wěn)定的可開采煤層。5003工作面煤層頂部有夾矸，厚度約為0.5m,該夾矸主要成分是細砂巖。5003工作面所采煤層為3號煤層，是松軟煤層，煤體的最大抗壓強度是12.9MPa，最小抗壓強度是4.4MPa，平均抗壓強度約為9.8MPa，煤體的最大抗拉強度是0.19MPa，最小抗拉強度是0.06MPa，平均抗拉強度約為0.12MPa。3.3.2煤層頂、底板煤層頂板：老頂，粗粒砂巖，厚度約為3.88m，呈現(xiàn)淺灰色，裂隙少量發(fā)育，存在較少的層理結(jié)構(gòu)；直接頂，中粒砂巖，厚度約為5.90m，中厚層狀，呈灰色，裂隙少量發(fā)育，存在層理結(jié)構(gòu)。偽頂，砂質(zhì)泥巖，厚度約為0.89m，有大量植物化石成分，強度不大。煤層底板：直接底，粉砂巖，厚度約為7.93m，有條帶狀細砂泥巖，呈現(xiàn)灰綠色，有小型交錯層理結(jié)構(gòu)，含有植物化石，較為堅硬。工作面綜合柱狀圖如圖3-1所示圖3-15003工作面綜合柱狀圖3.3.3地質(zhì)構(gòu)造根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料分析，5003工作面并無褶曲發(fā)育；煤層節(jié)理總體上發(fā)育較好，節(jié)理之間幾乎沒有空隙，相接比較緊密；頂板處有裂隙，巷道裂隙處有時會發(fā)生冒頂現(xiàn)象；兩幫裂隙及節(jié)理的位置容易導(dǎo)致礦壁或巷道兩側(cè)巖石崩落的片幫情況的產(chǎn)生。因此，回采時要做好支護，防治事故發(fā)生。3.4水文地質(zhì)條件含水層5003工作面的水文地質(zhì)條件較為簡單。煤層中的水主要來自于頂板砂巖裂隙水。巷道淋水點通過錨桿的介質(zhì)作用產(chǎn)生淋水現(xiàn)象，它的位置與頂板砂巖裂隙的位置密切相關(guān)。同時，不同位置的頂板砂巖富水性的差異也會導(dǎo)致巷道中不同位置淋水量的不平衡。在巷道不斷挖掘的過程中，之前淋水地點會被疏干，僅剩下淋水較多的位置疏干時間較長。其他水源斷層也是煤層中水的來源之一。5003工作面有6條斷層，有四個可能會揭露的斷層，有1個陷落柱。當(dāng)回采到條件較差的斷層影響區(qū)域內(nèi)時，巷道可能會出現(xiàn)異常涌水的現(xiàn)象。預(yù)測工作面涌水量5003工作面回采期時涌水量為50-70m3/h。隨著工作面的推進，預(yù)計最大涌水量可達到130m3/h。因此在回采時必須做好足夠的準(zhǔn)備，安排相應(yīng)的設(shè)備以確保順利排水。4水力沖孔技術(shù)現(xiàn)場實驗4.1鉆孔布置情況實驗地點為山西省某煤礦礦井，試驗區(qū)設(shè)置在該礦的5003工作面。該工作面煤層的最大厚度為8.89m，最小厚度為0.60m，平均厚度為5.3m。煤層頂板、底板均以砂巖為主，地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對簡單。本次實驗的鉆孔的布孔位置也容易選擇。鉆孔要盡量少地布置，但是鉆孔的效果要最大程度地得到保證。鉆孔布置位置如圖4-1所示。在3、4、5、6、7號鉆孔中選擇兩個不相鄰鉆孔作為水力沖孔。 圖4-1鉆孔位置布置圖4.2現(xiàn)場安全措施（1）乳化液泵應(yīng)布置在水力沖孔外側(cè)大于30m的位置處。（2）入戶也甭必須有專用的開關(guān)，開關(guān)位置在乳化液泵外側(cè)大于10m位置處。（3）乳化液泵后面20m要保持無雜物，也不能有人。（4）開始水力沖孔之前，要固定好各個位置，防治松動傷到人。（5）水力沖孔前，工作人員要充分保護瓦斯傳感器和機電設(shè)備。（6）執(zhí)行水力沖孔時，現(xiàn)場不得少于3個人。分別負責(zé)觀察孔口和注水口、操作乳化液泵，負責(zé)乳化液泵的開關(guān)。（7）水力沖孔時，旁觀人員要在安全距離內(nèi)觀看。（8）水力沖孔時，不能直接對著孔口或者鉆桿尾部。（9）水力沖孔時，回風(fēng)側(cè)不得有人，所有人員回到進風(fēng)側(cè)。（10）水力沖孔時，時刻觀察瓦斯?jié)舛?，高?.8%時，要立即停止沖孔，關(guān)閉清水泵并停鉆，當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?.8%時才可以繼續(xù)沖孔。（11）水力沖孔時現(xiàn)場要有專門的測氣員和安全檢查員。 4.3水力沖孔效果考察4月5日起，選擇6號鉆孔為水力沖孔的鉆孔，2、5、7、9號鉆孔作為觀察孔。在沖孔過程中，發(fā)生了瓦斯噴涌，可以說明瓦斯在被排放，沖孔過程采用間隔時間式?jīng)_孔以確保瓦斯?jié)舛仍谶m量的范圍內(nèi)。通過30天的瓦斯壓力觀察，如表4-1所示。表4-12#、5#、7#、9#孔瓦斯壓力觀測數(shù)據(jù)日期2#5#7#9#4月5日2.705.083.985.874月6日2.880.982.035.764月7日2.650.862.095.344月8日2.560.661.884.974月9日2.630.782.595.434月10日2.590.771.674.934月11日2.880.651.565.034月12日2.560.650.424.644月13日2.340.640.095.634月14日2.660.650.894.674月15日2.960.670.024.754月16日2.560.440.994.854月17日2.870.560.874.644月18日2.450.540.984.724月19日2.450.660.024.964月20日2.860.540.864.674月21日2.850.430.544.354月22日2.640.410.524.564月23日2.560.430.544.354月24日2.540.430.424.364月25日2.630.430.524.374月26日2.420.420.433.994月27日2.390.420.423.884月28日2.850.380.313.874月29日2.450.350.323.864月30日2.460.360.323.655月1日2.340.280.263.435月2日2.280.270.233.215月3日2.310.260.243.115月4日2.220.230.232.905月5日2.010.230.242.79經(jīng)過水力沖孔后，2#孔經(jīng)過30天的抽采，瓦斯壓力由原來的2.7Mpa下降至2.01Mpa，瓦斯含量由原來的12.21m3//t變成8,83m3/t，5#孔經(jīng)過30天的抽采，瓦斯壓力由原來的5.08Mpa下降至0.23Mpa，5#孔經(jīng)過30天的抽采，瓦斯壓力由原來的3.98Mpa下降至0.24Mpa，，5#孔經(jīng)過30天的抽采，瓦斯壓力由原來的5.87Mpa下降至2.79Mpa。4.4水力沖孔前后瓦斯抽采流量對所研究礦井先進行15天的瓦斯抽采，然后在第16天的時候開始采取水力沖孔措施。未采取沖孔措施之前，鉆孔瓦斯流量由第1天0.95m3/min變?yōu)榈?5天的0.37m3/min，衰減系數(shù)為0.039d-1。然后在第16天的時候先停止抽采，然后同時開始水力沖孔，進行瓦斯抽采，在第16天開始水力沖孔時，經(jīng)過15天的抽采流量由第16天的1.45m3/min變?yōu)榈?0天的1.24m3/min，衰減系數(shù)為0.014d-1，在第16天增加沖孔措施后，經(jīng)過15天抽采，其瓦斯流量衰減系數(shù)為前15天瓦斯流量