高（gāo）壓水射流擴（kuò）孔技術（shù）在（zài）丁集煤礦的瓦（wǎ）斯抽放效果分析
時間：2013-07-30 12:19:47作（zuò）者：LeeZhou來源：www.91潔清潔設備（bèi）
之前我們進行了《丁集煤礦高壓水射流擴孔試驗》，其高壓水射流擴孔施工工藝為，首先在鑽場施工Φ75 mm或Φ89 mm的小孔徑普通鑽孔，穿（chuān）透全煤層後撤（chè）鑽，將高壓水射流裝（zhuāng）置送（sòng）入鑽孔煤層位置進行高壓水射流擴孔（kǒng）切割，高壓水會在高速旋轉（zhuǎn）中將媒（méi）體逐層切割下來，煤屑通過排渣（zhā）噴嘴從鑽孔內排出，幾乎沒有煤屑排出時（shí）即可（kě）停止擴孔。以下我們（men）主（zhǔ）要介紹高壓水射流（liú）擴孔技術在（zài）丁集煤礦的瓦斯抽放效果（guǒ）。
一（yī）、瓦斯含量壓力及透氣性係數測定
各鑽孔在施（shī）工時進入煤層後我們取煤（méi）樣通過現場解吸、回歸計算、實驗室解吸測得其解吸量、損失（shī）量、殘存量，從而得到煤樣（yàng）的原始瓦斯含量。測定結果見下表。
從上表（biǎo）可以看出，在考察研究之前測定的（de）實驗區各鑽（zuàn）孔內11－2煤層瓦斯含量基本（běn）相等。表明實驗區11－2煤層瓦（wǎ）斯含量分布均勻。
3#、4#鑽孔擴孔後將4個鑽孔均（jun1）並列插入20m長和2m長2根Φ159mm鍍鋅（xīn）鐵管，分別作為測壓管和注漿管，用快幹水泥、木楔將2根鍍鋅管密實固定在鑽孔孔口位置，通過注漿管向鑽孔內注水泥漿，直到水泥漿從測（cè）壓管（guǎn）管口流出後，即停止注漿。等48小時水泥硬（yìng）化後，在測壓管（guǎn）外口（kǒu）處接入壓力表，進行（háng）被動測壓。經過21天的測壓周期，我們發現各鑽孔瓦斯壓力穩定不再（zài）上升，最終（zhōng）測得1#、2#鑽（zuàn）孔瓦斯壓力為0.9 MPa，3#鑽孔瓦斯壓力為（wéi）0.8 MPa，4#鑽孔瓦斯壓力為0.85 MPa。據此可以判斷，試驗區域11－2煤層瓦斯壓力（lì）分布基本均（jun1）勻。
壓力穩定後將壓力表（biǎo）拆下，利（lì）用ZLD－2多級流量計連續9天測定各（gè）鑽孔（kǒng）瓦斯流量，並計算得到各鑽孔處煤層的透氣性係數，1#、2#、3#、4#鑽孔所測（cè）得結果分別為0.301、0.397、2.055、1.961 m²/(MPa²•d)。
高壓水射流擴孔前11－2煤層平均透氣性係數為0.349 m²/(MPa²•d)；擴孔後11－2煤層平均透氣性係數（shù）為2.008 m²/(MPa²•d)。擴（kuò）孔後是（shì）擴（kuò）孔前的（de）5.75倍。這表明高壓水射流擴孔（kǒng）可有效提高煤層透氣性。
二、抽放效果（guǒ）檢測
流（liú）量測定結束後，1#、2# 鑽孔為第一組，3#、4# 鑽孔為（wéi）第二組分別通過高壓膠管接入抽放管路進行抽放。
在2組抽放鑽孔接入抽放（fàng）管路的位置各留測量（liàng）孔接入溫度傳感器、流量傳感（gǎn）器、負壓（yā）傳感器、甲烷濃度傳感器連續15天監（jiān）測抽放參（cān）數，由監測結果可以看到，第二（èr）組鑽孔抽放瓦斯濃度較第一組稍高，平均流量第二組是第一（yī）組的3.5倍，15天累計抽放標態下第二（èr）組瓦斯濃度是第一組鑽孔的4.1倍。
三（sān）、殘餘瓦斯壓（yā）力測定及殘餘瓦（wǎ）斯含量計算
抽放15天後，將抽放高壓膠管拆下，重新在（zài）4個鑽孔的（de）測壓管外口安裝壓力表，測定抽放15天後的殘餘瓦斯壓（yā）力。
經過15天抽放後，1#、2#鑽孔殘（cán）餘瓦斯壓力（lì）均為0.8 MPa，較抽放前均下降了（le）0.1 MPa；3# 鑽孔殘餘（yú）瓦斯壓力0.5 MPa，4 #鑽孔殘餘瓦斯（sī）壓力0.55 MPa，較抽放前均下降了0.3 MPa，且均低於了0.74 MPa。顯然，抽放鑽孔經高壓水射流擴孔後抽放效果明顯提高。
根據（jù）11－2煤層（céng）吸附曲線，由各鑽孔（kǒng）瓦斯壓力（lì）值計算煤（méi）層瓦斯含量，1#、2#鑽孔處煤樣殘餘瓦斯含量為8.92 m³/t，依然大於8 m³/t。3#鑽孔處煤樣殘餘瓦斯含量為6.83 m³/t，4#鑽孔（kǒng）煤樣殘餘瓦斯含量為7.24 m³/t，均低於8 m³/t。
據以（yǐ）上分析（xī），我們可（kě）以（yǐ）看出在同樣的基礎條件（jiàn）下，經高壓水射流擴孔的鑽孔在抽放15天後，使其影響範圍內的（de）瓦斯壓力、瓦斯含量均降（jiàng）低（dī）到突出指（zhǐ）標以下。這說明高壓水（shuǐ）射流對於提高鑽孔的瓦斯（sī）抽放效率、增加煤（méi）層（céng）的透氣性、降低瓦斯（sī）壓力和含量具有非常好的效果。
一（yī）、瓦斯含量壓力及透氣性係數測定
各鑽孔在施（shī）工時進入煤層後我們取煤（méi）樣通過現場解吸、回歸計算、實驗室解吸測得其解吸量、損失（shī）量、殘存量，從而得到煤樣（yàng）的原始瓦斯含量。測定結果見下表。
|
各鑽（zuàn）孔煤樣瓦斯含量測定結果 |
|||||||
|
鑽孔號 |
煤樣質量/g |
解（jiě）吸量/m³•(t•r)－1 |
損失量/m³•(t•r)－1 |
殘存量/m³•(t•r)－1 |
瓦（wǎ）斯含（hán）量 |
||
|
原煤 |
可燃質 |
/m³•(t•r)－1 |
/m³•t－1 |
||||
|
1# |
198.00 |
165.14 |
3.04 |
1.28 |
6.81 |
11.12 |
9.28 |
|
2# |
188.00 |
156.26 |
2.68 |
1.56 |
7.24 |
11.48 |
9.54 |
|
3# |
192.00 |
160.23 |
3.00 |
1.21 |
7.06 |
11.67 |
9.41 |
|
4# |
190.00 |
159.76 |
2.98 |
0.99 |
7.01 |
10.98 |
9.23 |
從上表（biǎo）可以看出，在考察研究之前測定的（de）實驗區各鑽（zuàn）孔內11－2煤層瓦斯含量基本（běn）相等。表明實驗區11－2煤層瓦（wǎ）斯含量分布均勻。
3#、4#鑽孔擴孔後將4個鑽孔均（jun1）並列插入20m長和2m長2根Φ159mm鍍鋅（xīn）鐵管，分別作為測壓管和注漿管，用快幹水泥、木楔將2根鍍鋅管密實固定在鑽孔孔口位置，通過注漿管向鑽孔內注水泥漿，直到水泥漿從測（cè）壓管（guǎn）管口流出後，即停止注漿。等48小時水泥硬（yìng）化後，在測壓管（guǎn）外口（kǒu）處接入壓力表，進行（háng）被動測壓。經過21天的測壓周期，我們發現各鑽孔瓦斯壓力穩定不再（zài）上升，最終（zhōng）測得1#、2#鑽（zuàn）孔瓦斯壓力為0.9 MPa，3#鑽孔瓦斯壓力為（wéi）0.8 MPa，4#鑽孔瓦斯壓力為0.85 MPa。據此可以判斷，試驗區域11－2煤層瓦斯壓力（lì）分布基本均（jun1）勻。
壓力穩定後將壓力表（biǎo）拆下，利（lì）用ZLD－2多級流量計連續9天測定各（gè）鑽孔（kǒng）瓦斯流量，並計算得到各鑽孔處煤層的透氣性係數，1#、2#、3#、4#鑽孔所測（cè）得結果分別為0.301、0.397、2.055、1.961 m²/(MPa²•d)。
高壓水射流擴孔前11－2煤層平均透氣性係數為0.349 m²/(MPa²•d)；擴孔後11－2煤層平均透氣性係數（shù）為2.008 m²/(MPa²•d)。擴（kuò）孔後是（shì）擴（kuò）孔前的（de）5.75倍。這表明高壓水射流擴孔（kǒng）可有效提高煤層透氣性。
二、抽放效果（guǒ）檢測
流（liú）量測定結束後，1#、2# 鑽孔為第一組，3#、4# 鑽孔為（wéi）第二組分別通過高壓膠管接入抽放管路進行抽放。
在2組抽放鑽孔接入抽放（fàng）管路的位置各留測量（liàng）孔接入溫度傳感器、流量傳感（gǎn）器、負壓（yā）傳感器、甲烷濃度傳感器連續15天監（jiān）測抽放參（cān）數，由監測結果可以看到，第二（èr）組鑽孔抽放瓦斯濃度較第一組稍高，平均流量第二組是第一（yī）組的3.5倍，15天累計抽放標態下第二（èr）組瓦斯濃度是第一組鑽孔的4.1倍。
三（sān）、殘餘瓦斯壓（yā）力測定及殘餘瓦（wǎ）斯含量計算
抽放15天後，將抽放高壓膠管拆下，重新在（zài）4個鑽孔的（de）測壓管外口安裝壓力表，測定抽放15天後的殘餘瓦斯壓（yā）力。
經過15天抽放後，1#、2#鑽孔殘（cán）餘瓦斯壓力（lì）均為0.8 MPa，較抽放前均下降了（le）0.1 MPa；3# 鑽孔殘餘（yú）瓦斯壓力0.5 MPa，4 #鑽孔殘餘瓦斯（sī）壓力0.55 MPa，較抽放前均下降了0.3 MPa，且均低於了0.74 MPa。顯然，抽放鑽孔經高壓水射流擴孔後抽放效果明顯提高。
根據（jù）11－2煤層（céng）吸附曲線，由各鑽孔（kǒng）瓦斯壓力（lì）值計算煤（méi）層瓦斯含量，1#、2#鑽孔處煤樣殘餘瓦斯含量為8.92 m³/t，依然大於8 m³/t。3#鑽孔處煤樣殘餘瓦斯含量為6.83 m³/t，4#鑽孔（kǒng）煤樣殘餘瓦斯含量為7.24 m³/t，均低於8 m³/t。
據以（yǐ）上分析（xī），我們可（kě）以（yǐ）看出在同樣的基礎條件（jiàn）下，經高壓水射流擴孔的鑽孔在抽放15天後，使其影響範圍內的（de）瓦斯壓力、瓦斯含量均降（jiàng）低（dī）到突出指（zhǐ）標以下。這說明高壓水（shuǐ）射流對於提高鑽孔的瓦斯（sī）抽放效率、增加煤（méi）層（céng）的透氣性、降低瓦斯（sī）壓力和含量具有非常好的效果。
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