水力切槽高瓦斯煤体失稳发生机制与试验分析

摘要

为了探讨水射流增渗诱发孔内煤与瓦斯失稳喷出机制,以高瓦斯煤层内水力切槽工艺为研究对象,采用失稳条件理论分析与井下现场单因素试验的方法,结合煤岩电磁辐射与钻孔瓦斯涌出量的综合监测,论证水力切槽煤体失稳的地应力、瓦斯压力综合作用及其影响特征。结果表明:水力切槽扩展会增强煤体的地应力与瓦斯梯度力作用,孔内煤体失稳发生需达到切槽最小临界出流水压在冲击时间上的积累,切槽出流水压与钻孔排出煤屑质量呈线性正相关,与钻孔初次发生失稳喷出时间呈线性负相关,而钻孔周围瓦斯压力降低会弱化切槽煤体失稳喷出效应;失稳喷出过程中煤岩电磁辐射(EMR)信号剧烈波动且切槽失稳完成后EMR能量水平降低的现象,反映了切槽失稳的地应力响应;瓦斯预排放钻孔切槽完成后瞬时瓦斯涌出量明显降低的现象,反映了切槽失稳的瓦斯压力响应,现场试验结果与理论分析结果相互验证。研究结论为水射流增渗技术工程实践中的喷孔防治提供依据支撑。