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摘要： 某矿井瓦斯含量大、压力高、地质构造复杂，为提高煤层透气性，有效提高瓦斯抽采效果，实现突出煤层快速消突，在工作面下抽巷进行了水力冲孔试验，并对试验结果进行了分析研究，为矿井瓦斯治理提供了很好的途径。
关键词：水力冲孔;抽采效果;消突
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2015）02-0082-01
某矿井含煤面积7.93Km2。煤层倾角7～12°，煤层厚度4.33～8.10m，平均煤厚6.08m。地勘时期，二1煤层瓦斯钻孔试样10个，瓦斯含量为1.47～26.22 m3/t，平均15.43 m3/t。其中首采区（-500m水平以浅）平均瓦斯含量为13.24 m3/t;矿井后期（-500m水平以深）平均瓦斯含量为24.47 m3/t。基建期间获得12个井下钻孔瓦斯参数，1个地面钻井参数， 瓦斯含量为6.77～27.86 m3/t，瓦斯压力为0.95～3.05 MPa，其中在第一中车场揭煤处测得瓦斯压力达到2.6MPa，在采区变电所测得瓦斯压力达到3.0MPa。在主井落底时测出瓦斯含量26.08m3/t，在地面抽采钻井取样测得瓦斯含量27.86m3/t。属煤与瓦斯突出矿井。
一、水力冲孔消突机理
水力冲孔作用机理就是一方面依靠高压水射流的射流打击力，造成煤体的破碎、掉落，逐渐在煤体中形成一个大尺寸的孔洞。与此同时，孔洞周围的煤体向孔道方向发生大幅度的径向位移，造成顶、底板之间的相向位移，引起在孔道影响范围内的地应力降低，煤层得到充分卸压，裂隙增加，使煤层透气性大幅度增高，促进瓦斯解吸和排放，大幅度地释放了煤层和围岩中的弹性潜能和瓦斯的膨胀能，煤的塑性增高和湿度增加。另一方面是湿润煤体，减小了煤体的脆性，增加了可塑性，降低了煤体内部的应力集中，起到了综合防突的作用。
通过这两方面既消除了突出的动力，又改变了突出煤层的性质，起到在采掘作业时防止煤与瓦斯突出的作用。
二、技术工艺
以“矿用水力冲孔机”为主要技术实施设备。在现场进行冲孔是按照以下程序进行。
（1）调整“矿用水力冲孔机”机架升降调节装置，使疏孔达到设计工作高度和倾角;
（2）调整校直机构的调节导向轮，使连续钢管校直;
（3）启动高压水泵，并进入正常供水状态，高压水泵将高压水通过高压软管注入高压水切削喷嘴，经切削喷嘴射流切削岩矿体;
（4）启动连续钢管驱动机构，合理控制推进速度;
（5）开启水泵，缓慢推进喷嘴，每推进1圈暂停1～3分钟，观察水质，直至推进至泥岩处，在水压表不超过40Mpa的情况下加压冲孔，每0.5m作为一个冲孔循环，在每个循环内反复进退喷嘴，直至孔口返水颜色变浅，如此循环冲至煤层底板处。水压表超过40Mpa时调整水量，降低压力，当压力降到40Mpa以下时稳定5min左右方可推进。
（6）上述作业完成后，退出切削喷嘴，更换洗孔喷嘴，进行洗孔作业。洗孔过程中反复推送喷嘴，直至孔口返水颜色变浅。
（7）冲孔结束后统计冲出煤量及作业期间瓦斯涌出量，考察冲孔效果。
（8）利用压风吹孔后连抽。
三、主要试验内容
试验地点为工作面下顶抽巷17号钻场。钻场处距煤层法线距离14.4 m，煤层厚度6.08 m，煤层倾角11.15°。
工作面下顶抽巷17号钻场总计41个钻孔，40个为抽采钻孔、1个压裂钻孔。钻场迎头正中间是1个压裂钻孔。40个抽采钻孔全部施工完毕，其中12个孔是采用带压封孔方法封孔，28个采用临时封孔方法封孔（11个孔为胶囊式快速封孔器封孔、17个孔为聚氨酯临时封孔）。
四、试验结果及分析
1、冲出煤量和瓦斯量
冲孔共分两阶段进行，第一阶段未使用防喷装置，冲孔汇总如下：
表2 第一阶段冲孔作业情况汇总
第二阶段安装防喷装置，冲孔汇总如下：
表3 第二阶段冲孔作业情况汇总
2、提高瓦斯浓度和抽放量
冲孔前后对17号钻场抽采浓度进行测量，前后变化情况分别如图所示。
图2 17号钻场冲孔前后瓦斯抽采浓度曲线图
根据计算，17号钻场冲孔后的浓度提高了2.78倍，效果比较理想。
五、结论
试验表明， 水力冲孔措施实施后，使得煤体得到充分泄压，煤体的应力梯度下降，在释放应力的同时较大程度上增加煤层透气性，钻孔抽采浓度和抽采纯量都有了大幅度的提高，表明水力冲孔措施在增强煤层透气性、提高瓦斯抽采效果方面具有很好的可行性。
参考文献：
[1] 于不凡，王佑安. 煤与瓦斯灾害防治及利用技术手册[S]. 北京：煤炭工业出版社，2000 ：537 – 542.
[2]刘明举，孔留安，郝富昌等. 水力冲孔技术在严重突出煤层中的应用[J] . 煤炭学报， 2005， 30（ 4）： 11- 14.
[3]薛胜雄，黄汪平，陈正文等. 高压水射流技术与应用[M ]. 北京：机械工业出版社，1998.
关键词：水力冲孔;抽采效果;消突
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2015）02-0082-01
某矿井含煤面积7.93Km2。煤层倾角7～12°，煤层厚度4.33～8.10m，平均煤厚6.08m。地勘时期，二1煤层瓦斯钻孔试样10个，瓦斯含量为1.47～26.22 m3/t，平均15.43 m3/t。其中首采区（-500m水平以浅）平均瓦斯含量为13.24 m3/t;矿井后期（-500m水平以深）平均瓦斯含量为24.47 m3/t。基建期间获得12个井下钻孔瓦斯参数，1个地面钻井参数， 瓦斯含量为6.77～27.86 m3/t，瓦斯压力为0.95～3.05 MPa，其中在第一中车场揭煤处测得瓦斯压力达到2.6MPa，在采区变电所测得瓦斯压力达到3.0MPa。在主井落底时测出瓦斯含量26.08m3/t，在地面抽采钻井取样测得瓦斯含量27.86m3/t。属煤与瓦斯突出矿井。
一、水力冲孔消突机理
水力冲孔作用机理就是一方面依靠高压水射流的射流打击力，造成煤体的破碎、掉落，逐渐在煤体中形成一个大尺寸的孔洞。与此同时，孔洞周围的煤体向孔道方向发生大幅度的径向位移，造成顶、底板之间的相向位移，引起在孔道影响范围内的地应力降低，煤层得到充分卸压，裂隙增加，使煤层透气性大幅度增高，促进瓦斯解吸和排放，大幅度地释放了煤层和围岩中的弹性潜能和瓦斯的膨胀能，煤的塑性增高和湿度增加。另一方面是湿润煤体，减小了煤体的脆性，增加了可塑性，降低了煤体内部的应力集中，起到了综合防突的作用。
通过这两方面既消除了突出的动力，又改变了突出煤层的性质，起到在采掘作业时防止煤与瓦斯突出的作用。
二、技术工艺
以“矿用水力冲孔机”为主要技术实施设备。在现场进行冲孔是按照以下程序进行。
（1）调整“矿用水力冲孔机”机架升降调节装置，使疏孔达到设计工作高度和倾角;
（2）调整校直机构的调节导向轮，使连续钢管校直;
（3）启动高压水泵，并进入正常供水状态，高压水泵将高压水通过高压软管注入高压水切削喷嘴，经切削喷嘴射流切削岩矿体;
（4）启动连续钢管驱动机构，合理控制推进速度;
（5）开启水泵，缓慢推进喷嘴，每推进1圈暂停1～3分钟，观察水质，直至推进至泥岩处，在水压表不超过40Mpa的情况下加压冲孔，每0.5m作为一个冲孔循环，在每个循环内反复进退喷嘴，直至孔口返水颜色变浅，如此循环冲至煤层底板处。水压表超过40Mpa时调整水量，降低压力，当压力降到40Mpa以下时稳定5min左右方可推进。
（6）上述作业完成后，退出切削喷嘴，更换洗孔喷嘴，进行洗孔作业。洗孔过程中反复推送喷嘴，直至孔口返水颜色变浅。
（7）冲孔结束后统计冲出煤量及作业期间瓦斯涌出量，考察冲孔效果。
（8）利用压风吹孔后连抽。
三、主要试验内容
试验地点为工作面下顶抽巷17号钻场。钻场处距煤层法线距离14.4 m，煤层厚度6.08 m，煤层倾角11.15°。
工作面下顶抽巷17号钻场总计41个钻孔，40个为抽采钻孔、1个压裂钻孔。钻场迎头正中间是1个压裂钻孔。40个抽采钻孔全部施工完毕，其中12个孔是采用带压封孔方法封孔，28个采用临时封孔方法封孔（11个孔为胶囊式快速封孔器封孔、17个孔为聚氨酯临时封孔）。
四、试验结果及分析
1、冲出煤量和瓦斯量
冲孔共分两阶段进行，第一阶段未使用防喷装置，冲孔汇总如下：
表2 第一阶段冲孔作业情况汇总
第二阶段安装防喷装置，冲孔汇总如下：
表3 第二阶段冲孔作业情况汇总
2、提高瓦斯浓度和抽放量
冲孔前后对17号钻场抽采浓度进行测量，前后变化情况分别如图所示。
图2 17号钻场冲孔前后瓦斯抽采浓度曲线图
根据计算，17号钻场冲孔后的浓度提高了2.78倍，效果比较理想。
五、结论
试验表明， 水力冲孔措施实施后，使得煤体得到充分泄压，煤体的应力梯度下降，在释放应力的同时较大程度上增加煤层透气性，钻孔抽采浓度和抽采纯量都有了大幅度的提高，表明水力冲孔措施在增强煤层透气性、提高瓦斯抽采效果方面具有很好的可行性。
参考文献：
[1] 于不凡，王佑安. 煤与瓦斯灾害防治及利用技术手册[S]. 北京：煤炭工业出版社，2000 ：537 – 542.
[2]刘明举，孔留安，郝富昌等. 水力冲孔技术在严重突出煤层中的应用[J] . 煤炭学报， 2005， 30（ 4）： 11- 14.
[3]薛胜雄，黄汪平，陈正文等. 高压水射流技术与应用[M ]. 北京：机械工业出版社，1998.