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(hù)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(diǎn)，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(qiáng)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(diǎn)，提出與之相應(yīng)的，進(jìn)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(yùn)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(hù)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(jìn)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(jìn)、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?，F(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(jìn)一步擴(kuò)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jī)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(jìn)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(qiáng)化鉆沖壓修擾動過程

這一過程主要是由鉆進(jìn)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(jìn)、隨鉆檢測和高壓水為主要載體來進(jìn)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(yùn)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(jìn)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(jī)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(yùn)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(kuò)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(yùn)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(diǎn)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(xiàn)碼］

1000-405X（2016）-8-484-1