水力冲孔

摘要： 为研究水力冲孔成孔的形态及受围压变形规律,进一步阐明水射流冲孔破煤卸压增透机理,利用有限元数值模拟软件,建立水力冲孔孔洞形态模型,探究孔洞受压变形规律及出煤量与孔洞变形的关系.研究结果表明:高压水射流成孔后,在孔洞内部上下两侧区域出现最大主应力,孔洞变形主要集中在孔洞顶部中间位置且形成凹陷区域;冲孔出煤量与孔洞顶部最大主位移量呈正相关;需合理设计高压水射流参数,确定最佳成孔深度,防止孔洞塌陷、煤体结构失稳,从而避免顶底板灾害事故发生.

摘要： 煤巷掘进过程中,为减少煤层瓦斯压力和含量,消除煤与瓦斯突出危险,避免各类瓦斯事故的发生,以左权阜生煤业典型的低透气高瓦斯松软煤层为例,根据水力冲孔卸压增透的机理,采用数值模拟软件确定了水力冲孔作用的有效影响半径,并将水力冲孔应用到工程实践中,从抽采效果、消突效果和掘进速度等角度说明了水力冲孔的效果。实践表明,水力冲孔的应用能有效减少煤层瓦斯压力和含量,防治煤与瓦斯突出效果显著。

摘要： 在提高碎软低透气性煤层瓦斯抽采效率时,传统水力造穴方法需打孔、提钻、下造穴器、提钻再下筛管经行瓦斯抽采;为了解决其工序复杂、危险系数高等问题,进行了Fluent和Lsdyna仿真模拟;结合现场实验确定了适合碎软煤层的水力冲孔技术参数。结果表明:喷嘴直径2.8 mm的空化喷嘴在破煤能力上有优于普通喷嘴;造穴期间冲孔时间维持在30 min/m,将泵压保持在12~20 MPa区间、转速维持在90~110 r/min区间时破煤效果最佳;累计施工钻孔136个,通过计算可得平均冲煤量1.07 t/m,煤层透气性得到大幅度提高。

摘要： 为了提高汾西煤矿瓦斯抽采效率,在汾西煤矿1513下巷底板抽放巷、1515下巷底板抽放巷以及1511采区分别施工一个流量测试钻孔,用来考察水力冲孔抽采半径。研究结果表明:采用流量法与瓦斯含量法考察结果基本一致,为保证瓦斯抽采的可靠性和安全性,选择较小的测试结果作为煤层的有效抽采半径。研究结果可为汾西煤矿15号煤层瓦斯抽采设计提供依据。

摘要： 高瓦斯含量低透气性突出煤层高效抽采瓦斯是复杂地质条件下工作面瓦斯治理的主要难题。为增加该类煤层透气性,依据瓦斯流量法测试水力冲孔影响半径的结果,利用煤层底板巷布置穿层密集钻孔,对工作面进行水力冲孔强化增透,达到高效预抽煤层瓦斯的目的。研究结果表明:水力冲孔在煤体中形成的孔洞促使钻孔周围煤体持续膨胀变形,约在1.8倍孔洞直径范围内煤体的地应力下降,煤体受压程度降低,煤体透气性增大;水力冲孔加速了煤体瓦斯的解吸,实现了连续18 d,平均单孔瓦斯体积分数大于52.64%的高浓度瓦斯预抽效果;预抽60 d后,煤层瓦斯含量由原始的9.09 m^(3)/t降至4.03 m^(3)/t。可见,采用密集穿层钻孔水力冲孔,提高了煤层预抽瓦斯效果,实现了低透气性突出煤层的消突,保障了工作面的安全生产。

摘要： 为解决厚煤层巷道瓦斯难抽的问题,以杜家沟矿20101工作面为研究背景,利用数值模拟软件对不同底抽巷布置方案下巷道应力云图进行分析,确定了当垂距为12 m、底抽巷布置于粉砂岩中时的底抽巷布置方案;并通过对20101工作面进行底抽巷布置,对钻孔冲孔前后瓦斯抽采曲线进行分析发现,底抽巷钻孔经过水力冲孔后抽采效率极佳,此研究为厚煤层瓦斯抽采提供了一定的参考。

摘要： 针对大淑村矿突出煤层回采工作面煤层坚固性系数大、瓦斯涌出量大和透析性系数差、存在突出危险性的特点,为确保工作面彻底消除突出危险性,有效治理工作面瓦斯,该矿根据复杂地质条件下突出煤层的特点,结合大淑村矿的实际瓦斯治理技术,提出了一套穿层钻孔预抽+水力冲孔、“三层位、两重点”采空区瓦斯抽采、中高压短壁注水和顺层瓦斯抽采的瓦斯综合治理技术,保证突出煤层采煤工作面的瓦斯得到有效治理,为矿井提供技术参考。

摘要： 赵庄煤业井田范围内的3号煤具有瓦斯含量高、煤层松软、透气性差的特点,采用普通钻孔预抽煤层瓦斯,抽采达标所需时间长。为了解决瓦斯治理难题,缩短抽采达标所需时间,赵庄煤业在底抽巷采用了水力冲孔工艺。经过不断优化设计、改进冲孔工艺,水力冲孔在赵庄煤业底抽巷取得了成功,抽采效果提升明显,抽采达标所需时间缩短了1/3。

摘要： 对余吾煤矿N2203底抽巷水力冲孔钻孔进行瓦斯治理效果进行实验考察,通过在现场测量冲孔钻孔的影响半径,分析不同的水力冲孔布孔方案对水力冲孔效果的影响。研究结果表明,在10 MPa水压、15 min/m冲孔条件下,余吾N2203底抽巷水力冲孔钻孔抽放10 d的影响半径为2 m,抽放18 d的影响半径为3 m,抽放27 d的影响半径达到4 m;按照4 m的影响半径,现有的方案仍有改进的空间,即第1排冲3、4号孔,第2排冲2、3、4、6号孔,循环进行。这样既对掘进面及其周围区域实现了重点卸压,也可以兼顾更远的位置。

摘要： 西南地区在隧道施工过程中多涉及揭露煤层工程,揭露突出煤层时面临瓦斯急剧涌出引发事故的风险。因此,研究采用经济、合理的瓦斯治理措施,防止揭露突出煤层时发生瓦斯事故有必要,以贵州某隧道揭露C6、C5、C1突出煤层为工程背景,利用水力冲孔措施。结果表明:煤层透气性系数最大可提高13.75倍,煤层残余瓦斯含量较原始瓦斯含量最大可降低74%,瓦斯抽采达标周期可缩短34.8%。缩短瓦斯治理工期,预揭露煤层的突出危险性得到有效消除,隧道得以安全穿越煤系地层。

摘要： 赵家寨煤矿二1煤层属于"三软"煤层,透气性极差,为优化"三软"煤层瓦斯抽采设计,提高抽采效果,实现较快消除煤层突出危险的目的,采取相对压力指标法开展了二1煤层穿层钻孔抽采半径测试工作,设计了水力冲孔合理孔间距.针对"三软"煤层瓦斯地质特性,开展水力冲孔卸压效果考察,得到了水力冲孔增透卸压关键技术参数,取得了良好的抽采效果,对于指导矿井瓦斯综合治理工作有重要作用.

摘要： 为了研究水力冲孔对钻孔周围煤体的卸压增透作用机理,以瓦斯压力观测法和抽采参数监测为技术手段,运用井下考察试验和数据分析的方法,研究了水力冲孔钻孔周围煤体卸压特征和瓦斯抽采规律,结果表明:中马村矿水力冲孔钻孔周围煤体的卸压影响范围为5m,充分卸压范围为1.5m,且水力冲孔钻孔的瓦斯抽采规律分2个阶段:瓦斯高效抽采期(抽采前5d),该阶段瓦斯抽采量来源以充分卸压区煤体瓦斯快速解吸释放为主,解吸量大,衰减快,水力冲孔钻孔瓦斯抽采速率衰减呈幂函数规律;瓦斯稳定抽采期(抽采5d后),该阶段充分卸压区煤体瓦斯解吸已完成,瓦斯抽采来源以卸压影响区域煤体瓦斯解吸运移为主,瓦斯抽采速率衰减稳定,呈指数函数特征.

摘要： 在低透气性煤层瓦斯治理方法中,水力冲孔已被证明是一种有效、快速的治理瓦斯危害的技术.水力冲孔在使用中普遍存在的问题是冲孔时喷孔现象较严重,导致瓦斯容易超限;冲出的煤体不易准确测量,从而很难保证冲孔质量.本文结合井下冲孔时所用的防喷装置和量煤装置使用时所存在的不足,在原有的基础上进行改进,以提高冲孔时的安全性和量煤的准确性.

摘要： 在石门揭煤过程中,由于待揭煤层坚固性系数小、煤层透气性系数低,导致区域防突措施中穿层钻孔抽采效果低,从而影响石门揭煤工程的进度及揭煤过程的安全.鉴于此,文章探讨了水力冲孔增透技术,即在区域穿层钻孔施工完毕后再用高压水进行冲孔,冲出大量煤体和瓦斯,应力集中向冲孔周围移动,使冲孔附近煤体卸压增透,以增加煤层的透气性系数.将此技术应用在新庄孜煤矿-812m南边界石门揭B11b煤层中,使得南边界石门冲出煤粉量264t,瓦斯抽采浓度达33％,总抽采纯量273360m3,抽采率88％,既缩短了揭煤工期,又保证了揭煤施工的安全,同时,抽采的高浓度瓦斯为矿区居民的生活用气提供保证,具有极大的经济安全效益.

摘要： 水力冲孔是实现"三软"煤层瓦斯高效抽采的有效途径之一.本文采用实验室实验、理论分析和现场试验对"三软"煤层水力冲孔卸压增透机理进行了系统研究.通过应力应变-煤体结构-渗透率的耦合实验,揭示了渗透率随煤体结构和应力的变化的演化规律,发现软煤在卸压后渗透率得到大规模提升.以Hoek-Brown准则为理论依据,通过数值模拟发现水力冲孔出煤后的卸压增透范围显著增加.自主研发的"瓦斯抽采孔水力作业机"使得水力冲孔更加安全、高效,并使得老孔的修复成为现实.在郑煤集团大平煤矿的现场试验充分检验了装备的可靠性和上述理论分析的准确性,显著提高了抽采效率.

摘要： 穿层钻孔预抽煤层瓦斯是作为海孜煤矿治理瓦斯的一个区域治理措施,但该煤矿10煤层底板为砂岩,由于岩石本身条件及受掘进影响,裂隙发育,在施工穿层钻孔时,受裂隙影响,瓦新抽采浓度较低,为解决这一问题采用注浆堵漏技术；由于10煤层透气性较小,属于抽采困难的煤层,通过采用水力冲孔,人为增加煤层透气性,通过这些措施,解决了瓦斯抽采浓度低,流量较小的难题.

摘要： 低透气性煤层瓦斯抽采是我国矿井瓦斯治理的瓶颈所在.近年来水力冲孔技术在矿井石门揭煤、底板巷消除地应力方面有了很大的发展,因此,开展水力冲孔技术在本煤层强化瓦斯抽采方面的研究具有重要意义.采用水力冲孔扩大钻孔的直接影响范围,通过对扰动煤体的体积、表面积、单孔瓦斯抽采量、钻孔影响半径的考察,对比分析了水力冲孔技术和钻孔抽采技术的数据,得出扰动煤体体积提高6～16倍,影响煤体表面积提高5.3～8.8倍,单孔抽采流量提高2.0～2.5倍.同时增大了单孔有效影响半径,一定程度上减少了施工工程量.

摘要： 为实现"扩半径、增效果、提效率、创技术"的工作目标,在集团公司的指导下,谢桥矿在21216底抽巷开展6煤层水力压裂、水力压冲、水力冲孔、掏穴等综合增透技术试验,并取得了较好的效果.穿层预抽钻孔单孔浓度达75％以上,干管抽采浓度在45％以上,百孔抽采量达1.3m3/min,实现了预抽快速消突。

摘要： 为了解决预抽消突效果差的问题,在丁集矿1222(1)轨运顺底板巷,采用穿层钻孔条带预抽法对所有穿层钻孔进行水力冲孔掏穴增透,最终实现了高负压长时间的连续抽采,预抽消突效果非常好.为提高煤矿安全生产,确保煤巷消突到位发挥了举足轻重的关键作用.

摘要： "三软"双突煤层大断面安全高效揭煤,由于待揭煤层坚固性系数小、煤层透气性系数低,导致区域防突措施中穿层钻孔抽采效果低,从而影响石门揭煤工程的进度及揭煤过程的安全.鉴于此,探讨了巷道"双向"施工,即在措施孔施工时采用减压钻孔和水力冲孔增透技术以及加固煤层顶板等措施,实现了安全、快速、高效揭煤,为矿井同类型揭煤提供借鉴.

摘要： 本发明公开了一种水力化煤岩层冲孔装置及方法，包括钻杆和喷头组件，喷头组件包括喷头和喷杆，喷头与喷杆相连接，喷杆穿设在钻杆内，喷杆与钻杆相连接，喷头与喷杆相连通，喷杆与钻杆相连通；喷头上设置有排渣孔，排渣孔与喷杆相连通；排渣孔外侧设置有若干个与钻孔相连通的倾斜喷孔，倾斜喷孔与排渣孔之间设置有防堵结构，倾斜喷孔与防堵结构相连通，防堵结构与钻孔相连通；喷头上设置有解锁结构，喷杆上设置有排渣结构，解锁结构与排渣结构相配合。通过在喷头外缘开设倾斜喷头完成倾斜喷射，将喷射煤岩层产生的岩渣通过喷头上的排渣孔排出，同时利用防堵结构和排渣结构对钻孔的堵塞岩渣进行高效清渣，提高岩渣返水效率。

摘要： 本发明公开了一种钻进-冲孔一体化水力冲孔钻头，包括钻头体，贯穿整个钻头体设有轴向延伸的通孔，通孔包括位于前段的喷嘴孔部分和位于中段的阀体孔部分，喷嘴孔部分后端设计为锥面，阀体孔部分内设换向阀，换向阀包括凸型块和弹簧，凸型块设有轴向延伸的连接孔和与连接孔连通的侧孔，连接孔前端未钻透，凸型块前端设计为锥面，和喷嘴孔部分后端锥面形成配合密封；钻头体还设有侧喷嘴孔，侧喷嘴孔的里侧端口通向阀体孔部分的大孔、外侧端口通向钻头体的外圈表面。本发明提供一种钻进-冲孔一体化水力冲孔钻头，通过自动换向阀实现钻进、冲孔一体化；通过合理布置二次破碎刀具，实现大渣块的二次破碎，防止因大渣块的掉落形成排渣通道的堵塞。

摘要： 本发明公开一种水力冲孔煤水气分离器，涉及矿山安全技术领域，包括分离桶，分离桶的顶部安装有分离桶盖，分离桶盖的上表面两侧分别设置有水渣气入口和瓦斯出口；分离桶内部上侧倾斜安装有水渣分离筛，水渣分离筛的左侧高于右侧，水渣分离筛的右侧上方设置有排渣口；水渣分离筛下方安装有水渣过滤网，水渣过滤网的左侧上方设置有掏槽孔，分离桶的一侧底部设置有排水孔；水渣分离筛下方设置有第一锤块，水渣过滤网的下方设置有第二锤块，驱动系统带动第一锤块和第二锤块分别对水渣分离筛以及水渣过滤网进行锤击震动。本发明能够对瓦斯、水、煤渣等混合物进行分离、排出及收集，有效避免喷孔造成的瓦斯超限问题，还改善了钻场空间环境。

摘要： 本发明公开了一种水力冲孔装置及水力冲孔方法，包括与钻机相连的钻杆，钻杆与高压水冲孔钻头相连，所述钻杆与高压水冲孔钻头之间、相邻的钻杆之间均通过中空的连接杆相连，所述连接杆与高压水冲孔钻头之间、连接杆与钻杆之间均通过螺纹副连接，连接杆与高压水冲孔钻头之间、连接杆与钻杆之间的螺纹副旋紧方向均与钻机正向旋转方向相反，所述连接杆的内孔中设置有旋流板，所述旋流板使高压水的旋流方向与螺纹副旋紧方向相反。本发明通过设置带有旋流板的连接杆，借助高压水的反向作用力抵消了钻杆反转产生的惯性力，避免了钻杆的脱落，实现钻杆正反转，可充分破坏煤渣堆积的力学状态，克服了反转时钻杆脱落的技术问题。

摘要： 本发明公开了一种钻进-冲孔一体化水力冲孔钻头，包括钻头体，贯穿整个钻头体设有轴向延伸的通孔，通孔包括位于前段的喷嘴孔部分和位于中段的阀体孔部分，喷嘴孔部分后端设计为锥面，阀体孔部分内设换向阀，换向阀包括凸型块和弹簧，凸型块设有轴向延伸的连接孔和与连接孔连通的侧孔，连接孔前端未钻透，凸型块前端设计为锥面，和喷嘴孔部分后端锥面形成配合密封；钻头体还设有侧喷嘴孔，侧喷嘴孔的里侧端口通向阀体孔部分的大孔、外侧端口通向钻头体的外圈表面。本发明为了克服现有水力冲孔装置存在的不足，提供一种钻进-冲孔一体化水力冲孔钻头，通过自动换向阀实现钻进、冲孔一体化；通过合理布置二次破碎刀具，实现大渣块的二次破碎，防止因大渣块的掉落形成排渣通道的堵塞。

摘要： 本发明公开了一种水力冲孔造穴协同蒸汽注入强化瓦斯抽采方法，先向煤层内打设穿层钻孔，并向钻孔内注入高压水进行水力冲孔，从而在钻孔内形成冲孔穴，并且冲孔穴周围形成数条裂缝，然后通过气渣分离器将冲孔穴内的残渣、废水排出并进行瓦斯抽采；瓦斯抽采一定时间后，再向冲孔穴内注入高温高压蒸汽，高温高压蒸汽进入冲孔穴内后与煤层进行热交换，蒸汽进入煤层的裂缝内进一步施加压力，使煤层裂缝在受到高温和高压力的作用后进一步扩展发育实现二次压裂；最终在高温水力冲孔和高温高压蒸汽的二次压裂，及降低煤层吸附性的多重作用下，实现对瓦斯抽采的增产。本发明能有效提高煤层瓦斯的抽采效果，并持续较长时间，同时降低施工钻孔的工作量。

摘要： 本发明公开了煤矿水力冲孔爆破治理冲击地压的治理装备与施工工艺，包括基座，所述基座上安装有冲孔机构以及除尘机构；所述冲孔机构包括：两个支撑板、安装板以及冲孔结构；两个所述支撑板的顶端可旋转的安置于基座的两端，所述安装板的底端分别固定在两个所述支撑板的顶端，本发明的有益效果是，通过施工大直径卸压钻孔对实际应力集中带进行卸压，而卸压后的裂隙通道为瓦斯高效抽采提供了便利，瓦斯抽出后煤体的收缩效应是裂隙宽度增大，从而为后续高压注水提供了通道，进而实现了一次成孔，多次使用的效果，利用钻孔对煤层充分卸压后，钻孔群的周围的煤体得到充分变形，裂隙张开、瓦斯通道形成，此时瓦斯抽采效率最高。

摘要： 本实用新型公开了一种双刃水力冲孔钻头，涉及冲孔钻头领域。该双刃水力冲孔钻头，包括钻身，主切割刀刃和副切割刀刃固定安装在钻身的上端，后切割刀刃固定安装在钻身的下端，螺纹孔与高压水射流喷嘴螺纹连接，钻身的内部设置有储水桶，储水桶内部设置有弹簧，储水桶的外部套接有止回套，钻身的内部设置有中部通道和边路通道。该双刃水力冲孔钻头，通过设置螺旋形分布的主、副切割刀刃，不仅可以提高掘进效率，而且可以对煤岩进行二次破碎，通过设置主副螺旋导路，方便了煤渣的有序排出，提高了工作效率，通过在钻身内部设置储水桶、弹簧、中部通道和边路通道，可以很好的实现对不同压力高压水射流的控制。

摘要： 本实用新型提供一种双斗式水力冲孔计量装置，属于煤矿水力冲孔作业技术领域，包括槽钢本体，所述槽钢本体的槽道内设有无盖无底的双斗收集计量箱，所述双斗收集计量箱在槽钢本体的槽道内可以滑动，所述双斗收集计量箱包括由隔板分隔形成的第一箱斗、第二箱斗，所述槽钢本体的底面上设有间隔分布的第一排料口、第二排料口；本实用新型可以实现连续不间断装载煤粉，提高工作效率。

摘要： 一种煤矿井下水力冲孔煤‑气‑水分离装置，包括瓦斯气体分离部分和煤水分离部分。瓦斯气体分离部分包括防喷孔箱、第一筛网、负压管、连接管和水力冲孔钻杆；煤水分离部分包括煤水分离箱、排渣门、第二筛网、阀门和排水管。本实用新型的有益效果是：采用膨胀螺栓将防喷孔箱固定在煤壁上，实现防喷孔箱与煤壁的有效密封；在防喷孔箱内部上侧设置第一筛网，可实现瓦斯气体与煤渣、废水的分离；在防喷孔箱的右部圆孔上套有密封胶圈可避免防喷孔箱内煤渣、瓦斯气体、废水涌出到作业空间；在煤水分离箱内部下侧设置第二筛网可实现煤渣与废水的分离。本实用新型具有结构简单、操作方便和功能多样的优点。