高压水射流扩孔技术在丁集煤矿中的应用

丁集煤矿是淮南矿业集团实施“建大矿、办大电、做资本”的大发展战略，第一个打破煤电体制分割，按照煤电一体化模式建设的新型矿井，尤其是煤与瓦斯突出的矿井，首采区西一采区首先开采11－2煤层，在该煤层下方25 m岩层内开掘西一采区低位抽放巷道。以西一采区低抽巷为高压水射流扩孔技术应用研究区，通过施工穿层钻孔研究考察高压水射流扩孔的实际应用效果。

施工瓦斯抽放钻孔、瓦斯排放钻孔分别是区域防突措施和局部防突措施最常用的方法，但受到钻孔直径及煤层透气性的影响，导致透气性较差的突出煤层抽放及排放效果不佳。而对于提高抽放效率或排放效率的最有效方法是提高煤层透气性或者增加钻孔直径。而现场施工大直径钻孔时排渣困难、成孔长度短、钻具损坏率高，且在成孔后塌孔严重。

高压水射流扩孔技术原理是在施工小直径钻孔时，进入煤层后利用高压旋转水射流对煤层成近圆柱体切削，从而使小直径钻孔在煤层段形成更大腔体，从而增加了抽放钻孔内煤层的暴露面积，增加钻孔抽放效率。同时由于高压水射流的影响，抽放钻孔附近煤层有增加透气性、增强煤体硬度及解除应力卸压的效果。

高压水射流扩孔技术在丁集煤矿中的应用：
 
高压水射流扩孔设备由扩孔射流器、排渣射流器、过滤装置、高压扩孔钻杆、高压水泵等部分组成，如下图所示，其中高压水泵为配套设备，一般要求其出水压力超过250bar。在施工现场如果水压不高、流量较小则需配备过滤蓄水箱，以便为设备连续提供足够的水量。

丁集煤矿高压水射流扩孔施工工艺为，首先在钻场施工Φ75 mm或Φ89 mm的小孔径普通钻孔，穿透全煤层后撤钻，将高压水射流装置送入钻孔煤层位置进行高压水射流扩孔切割，高压水会在高速旋转中将媒体逐层切割下来，煤屑通过排渣喷嘴从钻孔内排出，几乎没有煤屑排出时即可停止扩孔。

经试验表明，高压水射流扩孔技术可将钻孔煤层部分直径增加8倍，使煤层透气性系数增加近5倍，使相同时间内抽放量增加3倍，明显缩短抽放周期，大大提高了抽放效率。由此可见，高压水射流扩孔技术非常值得在煤矿推广应用。

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