三、水力扰动之水力冲孔卸压抽采技术

河南能源化工集团研究院水力扰动瓦斯抽采技术体系----之水力冲孔卸压抽采技术2020/11/10一、水力冲孔卸压抽采技术作用二、钻冲一体化卸压抽采技术及装备三、老孔修复与增透技术及装备汇报提纲3水力冲孔利用高压水射流冲出大量煤与瓦斯，同时发生煤体的膨胀变形和顶底板的相向位移，引起在钻冲影响范围内地应力降低，煤层卸压，裂隙增加，煤层透气性增高。高压水射流的射流冲击力，造成钻孔周围煤体的破碎、掉落，逐渐在煤体中形成一个大尺寸的孔洞，孔洞周围的煤体在孔道方向发生大幅度的径向位移，造成钻孔周围煤体向钻孔方向移动，从而引起孔道影响范围内地应力的释放。一、水力冲孔卸压抽采技术作用卸压增透4位于水力冲孔钻孔附近的煤体由于收到水力冲孔的直接影响，处于瓦斯充分排放区。煤层裂隙充分发育，绝大部分瓦斯在冲孔过程中就被排出，剩余的瓦斯也在冲孔结束后被迅速排除，瓦斯压力下降很快。位于瓦斯排放区和瓦斯压力过渡区的煤体，由于受到水力冲孔的影响，瓦斯压力都呈现出先升后降的趋势，但是各自的程度会有所不同。一、水力冲孔卸压抽采技术作用排放瓦斯5水力冲孔过程中，高压水进入并湿润煤体，增加了煤的流变性，降低了煤体内部的应力集中，高压水对煤体的湿润作用使煤体的脆性减弱，增加了煤体的可塑性，降低了煤体的弹性势能，也间接的提高了其抵御突出的能力。一、水力冲孔卸压抽采技术作用改变煤体的物理力学性质适用于软煤、f＜1.8的硬煤及软硬互层煤体；适用于瓦斯含量高、压力大、抽采达标困难的煤层；适用于穿层及顺层抽采钻孔配套装备：钻冲一体化系列钻具三防装置适用条件：6二、钻冲一体化卸压抽采技术及装备钻-冲一体化系统装备示意图7二、钻冲一体化卸压抽采技术及装备8技术特征钻-冲一体化钻头利用所供水压的不同控制来实现钻冲一体化,实现了钻进、冲孔一体化，避免了重复更换钻头，提高了冲孔效率;喷嘴采用圆锥形设计，喷嘴的收缩角为13°，喷孔的长径比为3，喷嘴直径设计有1.5mm、2.0mm和2.5mm三种；高压密封系统耐高压30MPa以上；可实现对f＜1.8的各类煤体进行冲孔卸压。二、钻冲一体化卸压抽采技术及装备水力钻冲一体化技术实施流程工艺流程9二、钻冲一体化卸压抽采技术及装备技术参数破煤有效压力：P=Cf（C取12~20）高压管汇：耐压应不小于泵的额定压力，应选择32mm和25mm内径的高压软管，并优先选择32mm的高压软管，以减少压力损失。10二、钻冲一体化卸压抽采技术及装备管路压力损失与内径的关系内径D（mm）体积流量q（L/min）系数雷诺数Re压力损失△P（MPa/m）3220059.7893200.0042520059.7139562.50.0141620059.797693.750.11887059.769781.250.505技术参数乳化液泵额定流量：f≤0.5时,可取200L/min;0.5≤f≤1.0，可取200L/min，条件允许时应优先选择400L/min，以提高冲孔效率和缓解憋孔现象；f≥1.0，取400L/min。冲孔出煤量控制：依据煤体f值得不同可参照下表。11二、钻冲一体化卸压抽采技术及装备坚固性系数ff≤0.50.5＜f＜1f≥1控制煤体出煤比率20-30‰10-20‰5-10‰测试水力冲孔前后参数•自然瓦斯流量测试•衰减系数测试•瓦斯抽采浓度、抽采负压、抽采流量•煤层瓦斯含量•煤层瓦斯压力卸压效果评价指标•卸压出煤量•预抽率•工作面效检指标12二、钻冲一体化卸压抽采技术及装备效果评价应用实例13二、钻冲一体化卸压抽采技术及装备沿25051下底抽巷走向每31m设为一个抽采单元矿方原设计抽采孔孔底间距4.4m，每组14个孔，共7组，共计98个孔本次项目设计孔底间距为6.2m，每组9个孔，共5组，共计45个孔，比矿方减少53个钻孔0100200300400500600700800900020406080100120连抽天数/d平均日抽采纯量/m³冲孔钻孔平均日抽采纯量未冲孔钻孔平均日抽采纯量平均日抽采纯量对比图连抽天数/d平均日抽采纯量/m3/d平均单孔抽采纯量/m3/min冲孔钻孔未冲孔钻孔倍率冲孔钻孔未冲孔钻孔倍率20100.5033.503.000.0125-0.01930.0034~64054.8323.902.290.0078-0.01120.00253~4.56060.8022.802.670.0083-0.01280.00253~59048.0825.441.890.00830.00253.3冲孔钻孔和未冲孔钻孔抽采数据对比分析表抽采效果14二、钻冲一体化卸压抽采技术及装备15二、钻冲一体化卸压抽采技术及装备冲孔日期孔号倾角(°)煤段长度(m)孔深(m)水压(MPa)流量(L/min)冲孔时间/min煤量(t)瓦斯量T2（浓度）钻机型号钻杆型号喷孔情况备注钻冲一体化记录表现场施工记录台账16二、钻冲一体化卸压抽采技术及装备技术标准17适用条件适用于软煤及f＜1.5软硬互层煤体；适用于改造抽采效果差联抽钻孔；适用于穿层及顺层抽采钻孔。核心装备：瓦斯抽采孔水力作业机乳化液泵三、老孔修复与增透技术及装备18WSZ16/45-200瓦斯抽采孔水力作业机三、老孔修复与增透技术及装备19水水水水系列化喷头清水泵站水箱三、老孔修复与增透技术及装备20三、老孔修复与增透技术及装备技术参数21技术特征可完成新施工抽采钻孔冲孔卸压；在不损坏原有封孔系统的条件下，对在抽钻孔进行修复增透；延长了钻孔抽采周期，减少了补打钻孔工程量；利用小直径连续油管实现全程连续冲孔卸压。三、老孔修复与增透技术及装备22三、老孔修复与增透技术及装备修复增透机理23工艺流程定位调整作业机高低和作业机角度进行定位，使输管器正对作业孔。修复增透作业启动高压注水泵站，调整水路压力和流量，开始向作业孔喷射高压水，进行修复增透作业。收管操纵方向流量控制阀，回拉操纵杆，开始收管。收架需要收架时，将主机角度调平，降至最低位置，所有阀回到中间位置，关闭所有截止阀，关闭电源，收架结束。三、老孔修复与增透技术及装备24工艺流程三、老孔修复与增透技术及装备效果评价：测试水力冲孔前后参数•自然瓦斯流量测试•衰减系数测试•瓦斯抽采浓度、抽采负压、抽采流量•煤层瓦斯含量•煤层瓦斯压力卸压效果评价指标•卸压出煤量•预抽率•工作面效检指标25三、老孔修复与增透技术及装备二七下山回风巷区域防突措施钻孔设计剖面图应用实例：26二七下山底板回风巷3.6二1煤Ⅰ-Ⅰ剖面393335374034363816.716.6二七下山皮带三、老孔修复与增透技术及装备抽采钻孔修复期间巷道回风流瓦斯浓度修复增透效果270.01.02.03.04.05.06.07月5日7月25日8月14日9月3日9月23日10月13日11月2日日期抽采量(m3/min)抽采混量抽采纯量抽采钻孔修复增透前后抽采效果修复增透前三、老孔修复与增透技术及装备28三、老孔修复与增透技术及装备瓦斯抽采孔修复增透台账钻场编号孔号钻孔实钻记录角度/º岩孔段长度/m煤孔段长度/m孔深/m修复增透情况冲孔管最大进尺冲孔点有无喷孔冲孔水压最大水压：最小水压：冲孔时间冲孔时间段：设备运行出煤量备注修复增透作业前巷道回风流瓦斯浓度：修复增透作业期间巷道回风流瓦斯浓度：施工人：施工时间：现场施工记录台账29三、老孔修复与增透技术及装备技术标准30河南能源化工集团研究院瓦斯防治研究所电话：[phone]谢谢！