曹鵬偉

摘 要：水力沖孔已逐漸發(fā)展成為一整套區(qū)域瓦斯治理新技術(shù)，重點(diǎn)消除普通鉆孔抽采薄弱區(qū)域，沖出大量煤體，為煤體膨脹變形提供了充分的空間，周圍煤體在地應(yīng)力作用下發(fā)生了膨脹變形，使地應(yīng)力向四周移動(dòng)，即起到局部卸壓作用，有效的解決了穿層預(yù)抽鉆孔抽采濃度低，抽放效果差，瓦斯治理效果不理想的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)礦井高效生產(chǎn)，達(dá)到資源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。

關(guān)鍵詞：水力沖孔技術(shù);應(yīng)用;實(shí)踐

我國(guó)是世界上煤與瓦斯突出（以下簡(jiǎn)稱突出）災(zāi)害嚴(yán)重的國(guó)家，突出礦井?dāng)?shù)量多、分布省份廣、事故發(fā)生頻率高、突出強(qiáng)度大、造成的人員傷亡比重大。近年來(lái)，在國(guó)家狠抓瓦斯治理的形勢(shì)下，瓦斯爆炸事故起數(shù)及其傷亡人數(shù)大幅下降，而煤與瓦斯突出事故尚未得到有效遏制。

近年來(lái)隨著煤炭開采深度增加，瓦斯壓力、地應(yīng)力和地溫梯度增加，防突打鉆依然是治理煤與瓦斯突出的重要技術(shù)手段和措施，為有效治理瓦斯，實(shí)現(xiàn)礦井的安全高效生產(chǎn)，開展了水力沖孔技術(shù)的可行性研究，以提高煤與瓦斯突出礦井的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)礦井高效生產(chǎn)，達(dá)到資源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。

1 工作面概況

1.1 煤與瓦斯突出鑒定情況及工作面概況

礦井于2005年經(jīng)煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷簩?duì)礦井己16.17煤層進(jìn)行鑒定，確定礦井己16.17煤層為突出煤層，礦井為煤與瓦斯突出礦井。

己16-17-22050機(jī)巷與己16-17-22050機(jī)巷低抽巷幫對(duì)幫內(nèi)錯(cuò)10.4m，己16-17煤層下界與機(jī)巷低抽巷的垂距為9m，機(jī)巷低抽巷與機(jī)巷施工方位角相同;己16-17-22050切眼與己16-17-22050切眼低抽巷幫對(duì)幫內(nèi)錯(cuò)10m，己16-17煤層下界與切眼低抽巷的垂距為9m，切眼低抽巷與切眼施工方位角相同。在己16-17-22050機(jī)巷低抽巷和切眼低抽巷內(nèi)向煤巷掘進(jìn)工作面煤體超前進(jìn)行打鉆卸壓和抽放。

1.2 穿層預(yù)抽鉆孔布置及施工參數(shù)

根據(jù)集團(tuán)公司瓦斯所提供的《己16-17-22050機(jī)巷低抽巷水力沖孔影響半徑初步分析報(bào)告》結(jié)論：沖孔直接影響半徑4m～5m;沖孔后鉆孔封孔接抽一周抽放半徑可達(dá)4m以上。

根據(jù)考察結(jié)論并結(jié)合實(shí)際情況，經(jīng)我礦相關(guān)技術(shù)人員討論，設(shè)計(jì)穿層預(yù)抽鉆孔終孔位置控制到機(jī)巷巷道兩側(cè)輪廓線外各15m，鉆孔穿過(guò)己16-17煤層并且進(jìn)入煤層頂板0.5m。穿層預(yù)抽鉆孔組間距為6m，每組設(shè)計(jì)9個(gè)鉆孔，每組鉆孔1#孔開孔位置距底板2.0m，鉆孔孔與孔之間間距為0.3m。穿層預(yù)抽鉆孔布置剖面示意圖以及鉆孔參數(shù)表見(jiàn)圖1、表1。

1.3 水力增透措施

水力增透措施選用水力沖孔，在奇數(shù)組鉆孔的1#、3#、5#、7#，偶數(shù)組鉆孔的2#、4#、6#、8#進(jìn)行水力沖孔。

2 施工組織及設(shè)備選型

2.1 水力沖孔施工組織

（1）水力沖孔正常情況下每次沖孔配備至少5-6人，1人負(fù)責(zé)壓力泵，1人設(shè)警戒，4人負(fù)責(zé)沖孔。每班必須有班長(zhǎng)或隊(duì)干部在現(xiàn)場(chǎng)指揮。

（2）如有特殊情況當(dāng)班無(wú)班長(zhǎng)或干部時(shí)，要設(shè)一名組長(zhǎng)為當(dāng)班第一安全責(zé)任人。

（3）每班施工時(shí)嚴(yán)禁缺員，否則不準(zhǔn)施工。

（4）施工時(shí)每個(gè)人員要各負(fù)其責(zé)，堅(jiān)守崗位，并嚴(yán)格執(zhí)行上、下崗匯報(bào)制度。

2.2 鉆機(jī)選型

根據(jù)設(shè)計(jì)鉆孔要求，結(jié)合該處地質(zhì)條件，本次打鉆選用ZDY4200SWL型坑道液壓鉆機(jī)，配備水力沖孔專用鉆頭，最大鉆進(jìn)深度400米，足夠滿足設(shè)計(jì)鉆孔要求。

2.3 水力沖孔裝備及工藝

水力沖孔采用KSC130-10礦用水力沖孔裝置，KSC130-10高低壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換水力沖孔裝置是由平頂山市安泰華礦用安全設(shè)備制造有限公司自主研發(fā)產(chǎn)品。其主要特點(diǎn)是引入高壓水射流理論，自主研發(fā)水力沖孔泵站、壓力控制裝置，自動(dòng)轉(zhuǎn)換鉆頭等并與鉆機(jī)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)鉆巖孔與沖煤孔一體化，達(dá)到對(duì)工作面煤體卸壓增透，提高瓦斯排放效果。整個(gè)裝置小型化，隨鉆機(jī)移動(dòng)，可一次完成對(duì)瓦斯抽放孔的鉆巖及沖煤孔，提高了鉆孔效率?？蓮V泛適用于高瓦斯低透氣性煤層的預(yù)抽、卸壓防突等方面。KSC130-10表示高低壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換水力沖孔裝置額定流量130L/min，工作壓力在10MPa時(shí)能正常進(jìn)行沖孔作業(yè)。

2.4 工作原理

KSC130-12高低壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換水力沖孔裝置利用鉆機(jī)打鉆工藝，當(dāng)鉆巖石層時(shí)通過(guò)壓控裝置可設(shè)置為鉆頭出水為低壓水，此時(shí)鉆頭刀具鉆巖，水起到冷卻及潤(rùn)滑鉆頭刀刃的作用，并沖排出巖屑粉，當(dāng)穿透巖石層見(jiàn)到煤層時(shí)，通過(guò)壓控裝置可方便的轉(zhuǎn)換為鉆頭出水為高壓水，此時(shí)鉆頭刀具基本無(wú)負(fù)荷，旋轉(zhuǎn)的鉆頭上的高壓噴嘴徑向噴出高速水射流，進(jìn)行水力沖煤孔作業(yè)。水壓的高低決定沖出煤孔的直徑大小及沖出煤量的多少，本裝置沖煤孔壓力可調(diào)，沖出的煤孔比鉆出的大，就增加了煤體暴露面積，使煤層內(nèi)部卸壓、瓦斯釋放，形成一個(gè)由“點(diǎn)”到“線”，由“線”到“面”，由“面”到“整體”的卸壓區(qū)，擴(kuò)大煤層卸壓范圍、提高煤體透氣性，具有廣泛的實(shí)用性。

3 結(jié)論

（1）在原穿層鉆孔基礎(chǔ)上施工水力沖孔鉆孔，重點(diǎn)消除普通鉆孔抽采薄弱區(qū)域。

（2）沖出大量煤體，為煤體膨脹變形提供了充分的空間，周圍煤體在地應(yīng)力作用下發(fā)生了膨脹變形，使地應(yīng)力向四周移動(dòng)，即起到局部卸壓作用。

（3）有效的解決了穿層預(yù)抽鉆孔抽采濃度低，抽放效果差，瓦斯治理效果不理想的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦瓦斯抽放規(guī)范[M].2006.

[2]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.防治煤與瓦斯突出規(guī)定[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.