水力沖割煤層卸壓抽采瓦斯技術(shù)及裝備

一、技術(shù)概況

《水力沖割煤層卸壓抽采瓦斯技術(shù)及裝備》源自“十一五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目中的《煤與瓦斯突出防治及瓦斯抽放關(guān)鍵技術(shù)》課題的《低透氣性煤層瓦斯增透及強(qiáng)化抽采技術(shù)與裝備》專題。該專題經(jīng)過“十一五”期間的技術(shù)攻關(guān)，于2010年12月份通過國家局組織的專家驗(yàn)收。2010年在淮南礦業(yè)集團(tuán)丁集煤礦現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)成功后，于2011年7月經(jīng)安徽省科技廳組織有關(guān)專家鑒定為國內(nèi)領(lǐng)先水平。

該技術(shù)針對(duì)高瓦斯、低透氣性煤層瓦斯抽采的難題，采用高壓旋轉(zhuǎn)水射流沖割煤層來增大鉆孔卸壓范圍，使地應(yīng)力重新分布，在煤層內(nèi)產(chǎn)生更多的裂隙，增大煤層瓦斯的流動(dòng)性，提高瓦斯抽采效果，最終達(dá)到煤體中的高應(yīng)力—變形區(qū)和高瓦斯壓力區(qū)消除的目的。通過鉆桿軸向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)裝有導(dǎo)向葉輪的旋轉(zhuǎn)水射流噴頭形成具有徑向、切向、軸向速度的三維旋轉(zhuǎn)水射流，有效地降低破煤壓力，減少破煤時(shí)間，增強(qiáng)破煤效率。形成了一套完整的水力沖割煤層卸壓抽采瓦斯技術(shù)及裝備，在保證抽排瓦斯效果的同時(shí)保證整個(gè)措施實(shí)施過程的安全。

二、主要技術(shù)原理及特點(diǎn)

該技術(shù)針對(duì)高瓦斯、低透氣性煤層瓦斯抽采的難題，從水射流破煤增透的理論研究入手，采用高壓旋轉(zhuǎn)水射流沖割煤層來增大鉆孔卸壓范圍，使地應(yīng)力重新分布，在煤層內(nèi)產(chǎn)生更多的裂隙，增大煤層瓦斯的流動(dòng)性，大幅度提高了瓦斯抽采效果。該技術(shù)通過鉆桿軸向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)裝有導(dǎo)向葉輪的旋轉(zhuǎn)水射流噴頭形成三維旋轉(zhuǎn)水射流對(duì)煤體進(jìn)行割縫及擴(kuò)孔，提高了水力沖割效率，同時(shí)有效的克服了切割效率低、煤渣堵鉆、射流設(shè)備損耗快缺點(diǎn)，解決了在高地應(yīng)力、松軟高瓦斯煤層中進(jìn)行水力割縫及擴(kuò)孔的難題，增大了煤層鉆孔和穿層鉆孔的卸壓范圍和煤層透氣性，提高了鉆孔的瓦斯抽采和突出防治效果。

該技術(shù)適用于采深大、地應(yīng)力高、煤層松軟、瓦斯含量和瓦斯壓力高的低透氣性煤層。鉆孔傾角應(yīng)不小于0，水力沖割鉆孔間距應(yīng)小于水力沖割鉆孔有效影響半徑。

關(guān)鍵技術(shù)：

通過鉆桿軸向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)裝有導(dǎo)向葉輪的旋轉(zhuǎn)水射流噴頭形成具有徑向、切向、軸向速度的三維旋轉(zhuǎn)水射流，有效地降低破煤壓力，減少破煤時(shí)間，增強(qiáng)破煤效果。形成了一套完整的水力沖割煤層卸壓抽采瓦斯技術(shù)及裝備，在保證抽排瓦斯效果的同時(shí)保證整個(gè)措施實(shí)施過程的安全。

創(chuàng)新點(diǎn)：

① 提出了三維旋轉(zhuǎn)射流擴(kuò)孔增加煤層透氣性的新方法；

② 研制了水力割縫噴頭和旋轉(zhuǎn)水射流噴嘴，集成創(chuàng)新了三維旋轉(zhuǎn)水射流煤層擴(kuò)孔系統(tǒng)成套技術(shù)及裝備。