高壓水射流割縫參數試驗研究

劉晉剛

(山西天地王坡煤業有限公司,山西 晉城 048021)

高壓水射流割縫既能有效的消除突出危險,又能卸壓增透顯著提高瓦斯抽采效果,是一種有效的瓦斯治理方法[1-6]。高壓水射流割縫的射流壓力、割縫速度、縫槽間距等對射流的增透效果和割縫效率具有較大的影響[7-8]。雖然許多研究者在高壓水射流割縫方面進行了大量的研究工作,也對割縫參數進行研究,但由于不同礦井煤層條件各不相同,需進一步對高壓水射流參數進行研究。為了研究適合長平礦穿層鉆孔的高壓水射流割縫參數,本文通過現場工業性試驗,研究了割縫壓力、時間、間距與割縫效率以及瓦斯抽采效果之間的關系。

1 試驗區煤層瓦斯基本概況

長平礦是高瓦斯礦井主采3號煤層,煤層平均厚度5.58 m,原始瓦斯含量4.5 m3/t～20 m3/t,原始瓦斯壓力0.38 MPa～1.52 MPa,煤層堅固性系數為0.3～0.8,煤層透氣性系數為0.011 6 m2/(MPa2·d)～0.052 0 m2/(MPa2·d),鉆孔瓦斯流量衰減系數為0.110 1 d-1～0.466 d-1。長平礦3號煤層瓦斯含量高、壓力大,煤層松軟透氣性低,屬于難以抽采的煤層。

2 高壓水射流割縫參數試驗方案

高壓水射流割縫參數試驗布置在5302底抽1巷,試驗設計施工了2組鉆孔,每組10個鉆孔,共布置穿層鉆孔20個,鉆孔傾角36°。兩組鉆孔分別為割縫壓力試驗鉆孔和割縫間距試驗鉆孔,水射流割縫采用應割盡割的方式,即割縫開始直至返清水或返煤量明顯減少時停止割縫。

2.1 水射流割縫壓力試驗方案

第一組試驗鉆孔為割縫壓力試驗鉆孔,為考察不同壓力對水射流煤層切割的影響,該組試驗鉆孔采用相同的割縫間距進行水射流割縫,每次割縫直至返清水或返煤量明顯減少時停止,并記錄割縫時間。……