首山礦水力沖孔消突效果研究及方案優(yōu)化.pdf

1、本文針對首山一礦己15-17厚煤層高瓦斯壓力,高瓦斯含量,煤體松軟,透氣性差,噴孔嚴重,穿層鉆孔抽放瓦斯效果不理想的情況,采用水力沖孔卸壓增透技術(shù)改變煤層瓦斯賦存條件,提高煤層透氣性和抽放效率,降低煤層瓦斯壓力和含量,擴大應(yīng)力卸壓區(qū),最終消除煤巷掘進控制區(qū)域內(nèi)煤與瓦斯突出危險性,減少鉆孔工程量,縮短瓦斯抽放時間,實現(xiàn)煤巷安全快速掘進。為了建立更適合于首山礦煤層地質(zhì)條件下的水力沖孔技術(shù)措施,在理論分析的基礎(chǔ)上,經(jīng)過現(xiàn)場水力沖孔試驗,考察出

2、了該礦水力沖孔技術(shù)實施的可行性與相應(yīng)的技術(shù)參數(shù),考察結(jié)果為首山礦在水力沖孔高壓水射流的作用下能順利沖出大量煤體和瓦斯,卸壓增透效果明顯,該技術(shù)適合首山礦煤層,噴嘴型號宜選用1φ1.8+2φ4mm,沖孔壓力為4~6MPa即可滿足沖孔要求;通過水力沖孔卸壓增透機理進行分析、研究得出:水力沖孔主要是利用高壓水射流沖擊力實現(xiàn)煤巖體的破碎,從而沖出大量煤體;在瓦斯壓力和地應(yīng)力作用下煤體發(fā)生體積變形,增大煤層裂隙數(shù)量和透氣性;隨著瓦斯的釋放,煤體體

3、積收縮,應(yīng)力集中向深部轉(zhuǎn)移,同時在鉆孔圍巖的一定范圍內(nèi)形成卸壓區(qū)。從煤巖受力狀態(tài)和瓦斯運移遵循質(zhì)量守恒定律理論出發(fā)建立了水力沖孔后煤層瓦斯在應(yīng)力場和滲流場下氣固耦合的偏微分方程。
　　結(jié)合現(xiàn)場試驗條件及考察結(jié)果借助于多計算機物理場耦合模擬軟件COMSOL-Multiphysics成功地將所建數(shù)學(xué)模型加載并模擬了不同出煤量的鉆孔在水力沖孔后煤巖應(yīng)力和瓦斯壓力變化和分布情況,及經(jīng)過相同時間的抽放后,水力沖孔有效影響半徑和合理的沖孔間距