丁集煤礦高壓水射流擴孔（kǒng）試（shì）驗分析

丁集煤礦屬高瓦斯礦井（jǐng），我們（men）依（yī）據先抽後采的原（yuán）則（zé），在西一采區（qū）開掘低抽巷對其上部煤層進行了瓦斯抽放。西一采（cǎi）區低（dī）抽巷上（shàng）方平（píng）均25 m為11－2煤層。為了準確考察研究高壓水射流的（de）擴孔效（xiào）果及對抽放效果和煤層瓦斯參數（shù）的影響，我們（men）把試驗場地選擇在西一采區低抽巷主（zhǔ）抽放管道的近末端位置，以便（biàn）準確測（cè）定抽放鑽孔的抽放參數。
 
上（shàng）圖為鑽孔布置。

首先我們在西一采區低抽巷420m和400m處分別施（shī）工2組鑽孔，每（měi）組2個鑽孔，1#鑽孔與（yǔ）2#鑽孔開孔距離2m，見煤點距離10m，2#鑽孔與4#鑽孔開孔距離（lí）2m，見煤點距離11m，鑽頭穿透11－2煤層進入煤層頂板0.5m停鑽，各鑽孔詳細參數見下表。
 

考察（chá）鑽孔參數
鑽孔（kǒng）編號	組別	施工傾角/( °)	方位角/( °)	鑽孔深度（dù）/m	穿透煤層厚度/m
1#	第一組	60	200	36	5.0
2#		65	240	35	4.8
3#	第二組	65	205	38	4.6
4#		65	240	40	5.0

由於嚴格按照鑽孔參數的設計施工，因此基本可（kě）以保證在高（gāo）壓水（shuǐ）射流擴孔之前第一組與第二組的煤層孔總長度（dù）相等，為以後對比提供了相同的基礎條件。而後（hòu），在4個鑽孔施工的（de）過程中，我們分別收集了每個鑽孔的煤屑（xiè），稱重後密封保存。之後利用高（gāo）壓（yā）水射流裝置對3#、4#鑽孔進行擴孔施工，分別收集煤屑，稱重後密（mì）封保存。最後再（zài）利用烘幹設備對每一份（fèn）煤屑進行烘幹處理，再稱重。詳細數據（jù）請見下（xià）表（biǎo）。
 

鑽孔排出煤屑質量表
煤屑源	烘幹前質量/kg	烘幹後質量/kg
1#	106	64
2#	102	61
3#	110	65
4#	118	70
3#擴孔	1390	1080
4#擴（kuò）孔	1220	908

從上（shàng）表可以看出，4個鑽（zuàn）孔在（zài）用Φ89mm鑽頭施工過程中所排煤屑量（liàng）基本相等，3#、4#鑽孔擴孔（kǒng）所排煤屑為本鑽孔普通施工中所排煤屑的15.4倍和13倍。

鑽孔煤層經擴孔後仍為圓柱體，則可得出如下公式：



上述公式（shì）中（zhōng），M —煤的質量，kg；
                    V —煤的體（tǐ）積，m³；
                    r —鑽（zuàn）孔半徑，m；
                    h —鑽孔長度，m；
                    ρ_p —煤的視密度，取（qǔ）1.4t/m³。

3#鑽孔（kǒng）在鑽孔施工過程中排（pái）出煤屑65 kg，4#鑽孔在鑽孔施工過程中排出煤屑為70 kg；而3#鑽孔（kǒng）在擴孔過程中排出煤屑1080 kg，4#鑽孔在擴孔過程中排出煤屑（xiè）908 kg，把擴孔前和擴孔後所（suǒ）排煤屑的數據代入上式則可以得出擴孔後（hòu）3#、4#鑽孔煤層部分直徑，分別為0.422 m、0.374 m。

綜上所述，我們可以看出3#、4#鑽孔經（jīng）高壓水射流擴孔後煤層（céng）部分直徑分別為（wéi）原來的9.5倍和8.4倍。