煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)分析

■陳葉川

（開縣礦業(yè)管理所重慶405400）

煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)分析

■陳葉川

（開縣礦業(yè)管理所重慶405400）

煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)，主要是在煤礦最具危險性的首采層以及不具備保護層的開采條件下，采用單一式低透突出煤層高效抽采為立足點，基于煤礦井下水力抽采存在的實際問題，所制定及行駛的一種煤礦井下擾動抽采方式。核心是"鉆壓式?jīng)_修擾動、封聯(lián)型抽排"。它切實解決了在基礎(chǔ)理論中存在的卸壓增透核心技術(shù)及其與之配套裝備存在的問題。完善與強化了煤礦井下沖孔卸壓的系統(tǒng)化和智能化。本文將針對煤礦井下水力沖孔卸壓抽采在基礎(chǔ)、裝備方面的研究，分析其現(xiàn)實意義。同時，闡述煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)的功能及其優(yōu)點，提出與之相應(yīng)的，進一步的集成化、智能化的發(fā)展措施。

水力擾動水力沖孔鉆沖一體卸壓增透

1　引言

現(xiàn)在，我國95%的煤礦開采是井工作業(yè)式開采。因此，大多數(shù)煤礦主要采取的是井下水力沖孔卸壓抽采的層內(nèi)卸壓增透方式，用以提高井下煤層的透氣性和對瓦斯的抽采效果。并且取得了良好的實際運用效果。但我國煤層的賦存條件多樣，具有孔隙發(fā)育、不均質(zhì)、吸附性高、透氣性低等特征，隨之而來的還有瓦斯災(zāi)害防治難度的日益增大。而對于深部突出的首采層和不具備保護層的單一性低透突出煤層的抽采仍是一大難題。目前，此類煤層只能依靠井下鉆孔預(yù)抽煤層的方式來進行抽采。那么怎樣才可以使煤層的卸壓和增透都安全而有效呢？這就必須要涉及到煤礦井下擾動工程了。煤礦井下擾動工程的種類很多，如巷道掘進、打鉆爆破等，而以水力沖孔卸壓為首的水力化擾動技術(shù)則是最有效的途徑。并據(jù)此衍生出了煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)體系，在整體上提升了我國煤礦井工作業(yè)式開采的水平。

2　煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)的基礎(chǔ)理論

2.1高壓水射流式破煤

其過程為是利用多孔介質(zhì)條件形成耦合作用。與射流本身的力學(xué)參數(shù)，煤的物理性質(zhì)都有密切的聯(lián)系。現(xiàn)在普遍得到認(rèn)可的是，高壓水射流式破煤是由多個因素的耦合作用產(chǎn)生的綜合效果。在各種應(yīng)力波的相互作用下，煤體中較弱的微元首先被破壞，形成初始裂隙，高壓水流產(chǎn)生的水楔作用，使得其裂隙進一步擴展，最終導(dǎo)致煤體形成破碎型的孔洞。

2.2水力沖孔卸壓性

水力沖孔是以巖柱或煤柱做為安全屏障的。鉆沖時隨著其進度，煤、水等經(jīng)過鉆桿和孔壁向外排出，孔壁周圍的煤體因為劇烈的震動向鉆孔方向移動，同時發(fā)生煤體的膨脹變形和相向位移。進而引起相應(yīng)范圍內(nèi)地應(yīng)力的降低，煤層卸壓，裂隙增加，透氣性提升。這樣既消除了煤礦井下的突出動力，又改變了煤礦井下的突出煤層性質(zhì)，從而有利于提高對水力沖孔后煤礦的抽采效果。除此之外，其有效的影響半徑也相對的增大，減少了鉆孔的施工量。

3　煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)的主要現(xiàn)狀與問題

3.1對水力沖孔卸壓抽采機理的研究不夠深入

煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)的過程涉及到的相互作用極為復(fù)雜，同時，受到多重因素的制約和影響。這就導(dǎo)致了我們目前對其機理還未能展開深層次的研究，也就在一定程度上限制了水力沖孔卸壓抽采技術(shù)的發(fā)展與普及。

3.2煤礦井下水力沖孔卸壓抽采設(shè)備的適用性

目前，煤礦井下水力沖孔卸壓抽采設(shè)備的發(fā)展相對比較完善，基本上也可以滿足對實際施工的需要。但如果處于復(fù)雜的地質(zhì)條件下，仍會存在不適用性。所以，對其集成化、智能化等完善也尤為必要。

4　煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)的完善措施

4.1精細(xì)的施工設(shè)計優(yōu)化

主要涉及抽采地質(zhì)保障和單一性低透煤層的共采設(shè)計兩個方面。在此基礎(chǔ)上進行地質(zhì)化的分析，更能結(jié)合井下巷道的實際情況，優(yōu)化其抽采設(shè)計方案。

4.2強化鉆沖壓修擾動過程

這一過程主要是由鉆進保障裝備和抽采孔修復(fù)增透裝備等組成。并通過定向鉆進、隨鉆檢測和高壓水為主要載體來進行對煤巖體卸壓增透的作業(yè)。這樣既可以提高抽采鉆孔的可靠性，又提升了煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)的高效性。

4.3細(xì)化封聯(lián)抽排的工藝

這主要是由定位封孔器材、抽采鉆孔聯(lián)孔等組成。它可以很好的解決在煤礦井下水力沖孔卸壓抽采過程中，因封孔深度不夠而造成的封孔段長度不合理現(xiàn)象。運用細(xì)化后的封聯(lián)抽技術(shù)還可以延長鉆孔的使用周期。

4.4煤礦井下水力擾動抽采技術(shù)的體系化

從基礎(chǔ)理論的角度出發(fā)，煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)的核心，就是能夠精細(xì)化的進行地質(zhì)抽采與分析，實現(xiàn)其設(shè)備的集成化和配套性。而實現(xiàn)這一目標(biāo)的前提就是要先實現(xiàn)煤礦井下水力擾動抽采技術(shù)的體系化。

5　結(jié)語

從目前對煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)的分析出發(fā)，同時聯(lián)系高壓水射流式破煤作業(yè)和水力沖孔卸壓抽采的機理，我們不難發(fā)現(xiàn)，我國對煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)的運用和開發(fā)還是有限的。對其理論性的研究也是相對滯后的。這也在一定程度上，限制了我國煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)的發(fā)展。除此之外，在對煤礦井下水力沖孔卸壓抽采的常規(guī)和綜合設(shè)備方面，尤其是設(shè)備的鉆沖擴一體化、分段沖孔和水力壓沖一體化等的設(shè)置上，還缺乏新的創(chuàng)新和全面的運用。因此，對于煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)，我們不僅要完善和提高其本身的技術(shù)含量，更要在其集成化、智能化、體系化方面不斷的予以創(chuàng)新。這也將是我國煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)今后的重點研究方向。所以，我們完全有理由相信，隨著我國煤礦井下水力沖孔卸壓抽采技術(shù)相關(guān)理論及設(shè)備不斷的得到完善，必將具有更加廣闊的前景。

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P2［文獻碼］

1000-405X（2016）-8-484-1