高压脉冲水射流割缝半径及影响半径的测试方法

为了更好掌握高压脉冲水射流割缝切割范围与影响范围,增强高压脉冲水射流在各煤层的适应性,获得合理的射流割缝参数,对平煤股份十矿己15煤层高压脉冲射流割缝深度及影响半径进行了测试,得出当喷嘴直径为3 mm、泵压为20 MPa、出煤量大于4 t时高压脉冲水射流割缝半径为1 m,其影响半径为4 m,为优化工作面穿层高压脉冲射流割缝钻孔的布置、进一步强化瓦斯抽采效果提供依据。

高压水射流割缝半径的研究

高压水射流割缝半径是进行高压水射流割缝的重要参数,是编制高压水射流割缝施工方案的重要依据。结合平煤股份十矿复杂的煤层赋存条件,采用理论分析、数值模拟、实验室试验及现场试验多种方法对高压水射流割缝半径进行了测试。测试结果为进行高压水射流割缝,提高瓦斯抽采效率提供了依据。

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。

孟村煤矿煤层高压水力割缝增透技术应用

彬长矿区煤层透气性系数普遍较低,采前瓦斯抽采困难。为了增加煤层的透气性,提高煤层瓦斯预抽率,解决瓦斯灾害治理难题,孟村煤矿引进了超高压水力割缝增透技术,在401102工作面进行了高压水力割缝增透实验。结果表明,孟村煤矿高压水力割缝间距确定为10 m,水力割缝半径为0.8 m,水力割缝宽度平均为6 cm,单刀最佳割缝时长为13 min,瓦斯抽采浓度是未割缝的2.11倍,瓦斯抽采纯量是未割缝的2.78倍。从而有效提高了煤矿瓦斯抽采效率,减少钻孔施工量,尽快实现瓦斯抽采达标,缓解了矿井生产接续的问题。

葫芦素煤矿临空宽煤柱超高压水力割缝试验研究

为解决葫芦素煤矿21105工作面临空宽煤柱卸压防冲难题,本文提出了超高压水力割缝卸压防冲技术,阐述了割缝卸压防冲原理,确定采用KFSL100-113型水射流履带式煤层割缝装置进行割缝卸压效果考察试验。研究确定了割缝半径1.3m,割缝卸压钻孔间距3m,最优割缝压力85MPa,单刀割缝时间7~10min。开展了临空宽煤柱割缝卸压工业性应用,并采用应力及微震监测手段对割缝区域卸压效果进行了考察。现场考察表明:采用超高压水力割缝措施后,深基点和浅基点应力分别较未采取措施区域降低19.61%、18.77%;水力割缝卸压区域内微震次数虽有所增加,但大能量事件明显减少;割缝钻孔卸压区域内日平均能量较大直径钻孔卸压区域降低45.4%,每日总能量降低44%,每日最大能量降低51%,超高压水力割缝可有效降低煤柱应力集中,减小煤柱冲击危险性。

水力钻割一体化卸压增透技术试验研究

为获得斜沟煤矿8号煤层超高压水力钻割一体化卸压增透最佳参数,以改善瓦斯抽采效率低下的现状,重点研究了最佳割缝压力、单刀出煤量与割缝时间之间的关系,并分析了瓦斯抽采纯量随时间的变化规律。

坚硬顶板磨砂射流轴向切顶初次放顶应用研究

为了实现坚硬顶板的初次放顶,宽沟煤矿通过开展现场工业性试验确定磨砂射流割缝、压裂关键技术参数,设计并开展了扩面磨砂射流轴向切顶初次放顶工程,利用水压仪、钻孔窥视和出水现场观测等方法进行实施过程监控,利用微震监测、支架压力监测、煤体应力监测和顶板垮冒观测等方法进行回采过程的效果检验。研究结果表明,通过控制割缝压裂的作用压力、作用时间、用砂量等主要技术参数,完成了割缝半径200 mm、割缝长度300 mm的裂缝,压裂半径5 m和10 m的工业性试验;扩面初放实施结果验证了整个扩面顶板缝网导通,表明了该技术工程实施过程的有效性、可靠性;扩面后回采过程效果检验分析表明,采用磨砂射流轴向切顶进行顶板初次放顶同期垮冒情况基本达到了传统爆破初放切顶的效果,顶板对工作面煤壁的作用得到明显改善,工程实施过程使煤体发生2.9 MPa的应力降,扩面回采期间,煤体应力集中程度得到显著改善,煤体应力未再形成应力集中,起到了良好的卸压效果。

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。