穿層鉆孔煤或瓦斯噴出機(jī)理及防治關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、我國(guó)煤礦瓦斯賦存條件復(fù)雜,低透氣性煤層居多,普通鉆孔瓦斯抽采效果不甚理想,需要采取其他卸壓增透措施予以輔助。理論分析及工程實(shí)踐均表明:鉆割一體化水力割縫技術(shù)是目前提高瓦斯抽采效果、消除煤體突出危險(xiǎn)性的有效措施之一。但突出煤層多為高瓦斯低透氣性松軟煤層,鉆割過(guò)程中煤或瓦斯噴出現(xiàn)象(簡(jiǎn)稱“噴出”)時(shí)有發(fā)生,影響鉆割施工進(jìn)度,并在一定程度上制約了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。
　　本論文以完善鉆割理論及裝備、指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)防噴出工作、保障鉆割作業(yè)安全高效

2、開(kāi)展為出發(fā)點(diǎn),圍繞煤或瓦斯噴出這一中心點(diǎn),采用理論分析、現(xiàn)場(chǎng)考察、數(shù)值模擬、裝備及配套工藝研發(fā)、工業(yè)性試驗(yàn)等手段開(kāi)展研究,主要成果如下:
　　首先,結(jié)合理論積累及現(xiàn)場(chǎng)考察,從概論的角度探討煤或瓦斯噴出現(xiàn)象。提出了噴出的概念,依據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行分類(lèi),并與普通噴孔對(duì)比,闡述了噴出的主要特點(diǎn),還對(duì)噴出進(jìn)行利弊分析,深入認(rèn)識(shí)了噴出現(xiàn)象。
　　其次,從能量的角度,運(yùn)用綜合作用假說(shuō),闡述了孔內(nèi)突出過(guò)程;從煤漿液、瓦斯兩相流的角度,分別

3、分析了鉆桿靜止和旋轉(zhuǎn)時(shí)環(huán)形空間水力排渣流型及其特征參數(shù)。并基于如上理論,依次探討了干式鉆進(jìn)及退鉆割縫兩個(gè)階段的噴出發(fā)動(dòng)機(jī)理,為深入研究防噴出方法奠定理論基礎(chǔ)。
　　再次,根據(jù)不同的射流壓力和鉆機(jī)鉆速組合,提出了“強(qiáng)水快割”和“細(xì)水慢割”兩種水力割縫方式,然后結(jié)合 FLAC3D數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),分析了割縫方式、割縫階段、煤層厚度等因素對(duì)噴出的影響。發(fā)現(xiàn)“強(qiáng)水快割”式水力割縫更易誘發(fā)噴出,并綜合考察煤體消突和噴出可控,確定15MPa