高壓水射流擴(kuò)孔技術(shù)在丁集煤礦中的應(yīng)用

丁集煤礦是淮南礦業(yè)集團(tuán)實(shí)施“建大礦、辦大電、做資本”的大發(fā)展戰(zhàn)略，第一個(gè)打破煤電體制分割，按照煤電一體化模式建設(shè)的新型礦井，尤其是煤與瓦斯突出的礦井，首采區(qū)西一采區(qū)首先開采11－2煤層，在該煤層下方25 m巖層內(nèi)開掘西一采區(qū)低位抽放巷道。以西一采區(qū)低抽巷為高壓水射流擴(kuò)孔技術(shù)應(yīng)用研究區(qū)，通過施工穿層鉆孔研究考察高壓水射流擴(kuò)孔的實(shí)際應(yīng)用效果。

施工瓦斯抽放鉆孔、瓦斯排放鉆孔分別是區(qū)域防突措施和局部防突措施最常用的方法，但受到鉆孔直徑及煤層透氣性的影響，導(dǎo)致透氣性較差的突出煤層抽放及排放效果不佳。而對(duì)于提高抽放效率或排放效率的最有效方法是提高煤層透氣性或者增加鉆孔直徑。而現(xiàn)場(chǎng)施工大直徑鉆孔時(shí)排渣困難、成孔長(zhǎng)度短、鉆具損壞率高，且在成孔后塌孔嚴(yán)重。

高壓水射流擴(kuò)孔技術(shù)原理是在施工小直徑鉆孔時(shí)，進(jìn)入煤層后利用高壓旋轉(zhuǎn)水射流對(duì)煤層成近圓柱體切削，從而使小直徑鉆孔在煤層段形成更大腔體，從而增加了抽放鉆孔內(nèi)煤層的暴露面積，增加鉆孔抽放效率。同時(shí)由于高壓水射流的影響，抽放鉆孔附近煤層有增加透氣性、增強(qiáng)煤體硬度及解除應(yīng)力卸壓的效果。

高壓水射流擴(kuò)孔技術(shù)在丁集煤礦中的應(yīng)用：
 
高壓水射流擴(kuò)孔設(shè)備由擴(kuò)孔射流器、排渣射流器、過濾裝置、高壓擴(kuò)孔鉆桿、高壓水泵等部分組成，如下圖所示，其中高壓水泵為配套設(shè)備，一般要求其出水壓力超過250bar。在施工現(xiàn)場(chǎng)如果水壓不高、流量較小則需配備過濾蓄水箱，以便為設(shè)備連續(xù)提供足夠的水量。

丁集煤礦高壓水射流擴(kuò)孔施工工藝為，首先在鉆場(chǎng)施工Φ75 mm或Φ89 mm的小孔徑普通鉆孔，穿透全煤層后撤鉆，將高壓水射流裝置送入鉆孔煤層位置進(jìn)行高壓水射流擴(kuò)孔切割，高壓水會(huì)在高速旋轉(zhuǎn)中將媒體逐層切割下來，煤屑通過排渣噴嘴從鉆孔內(nèi)排出，幾乎沒有煤屑排出時(shí)即可停止擴(kuò)孔。

經(jīng)試驗(yàn)表明，高壓水射流擴(kuò)孔技術(shù)可將鉆孔煤層部分直徑增加8倍，使煤層透氣性系數(shù)增加近5倍，使相同時(shí)間內(nèi)抽放量增加3倍，明顯縮短抽放周期，大大提高了抽放效率。由此可見，高壓水射流擴(kuò)孔技術(shù)非常值得在煤礦推廣應(yīng)用。

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