針對(duì)夾巖水利樞紐工程水工隧洞過煤層與瓦斯突出問題,應(yīng)用水力增透技術(shù)及高壓水射流鉆割一體化煤層增透設(shè)備進(jìn)行瓦斯抽放效果分析,研究過煤層瓦斯抽采效率。研究與實(shí)踐表明:超高壓水力切割煤層增透技術(shù)適用于硬煤層,且最佳切割壓力為75～80 MPa;實(shí)測(cè)切割鉆孔抽采44 d內(nèi)的單鉆孔瓦斯,抽采總量最高達(dá)4 090.15 m3,是未切割原始鉆孔相同時(shí)間內(nèi)抽采總量的2.51～11.47倍,減少了瓦斯抽放時(shí)間,并提高了抽放效率。 

【文章來源】：水利水電快報(bào). 2020,41(09)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

高壓水射流自旋式切割系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作示意

目前，水力增透措施主要包括水力壓裂、水力沖孔和水力割縫3種，其中，水力壓裂為增壓增透，水力沖孔和水力割縫屬于泄壓增透。一般認(rèn)為[3-4]煤體軸向應(yīng)力-滲透率-時(shí)間規(guī)律如圖1所示，即當(dāng)煤體結(jié)構(gòu)比較完整時(shí)，在加壓的彈性階段，隨著壓力升高，煤體孔隙率減小，滲透率在第一個(gè)階段比較�。↖區(qū)）；隨著壓力增大，煤體發(fā)生塑性變形，隨著煤體內(nèi)部損傷的發(fā)展演化，發(fā)生破裂，產(chǎn)生裂隙，且裂隙相互導(dǎo)通，使煤體在此階段滲透率迅速增大（II區(qū)），表明硬煤可通過壓裂產(chǎn)生裂隙的方式增透，此區(qū)域?yàn)閴毫训挠行^(qū)域；隨著煤體的持續(xù)壓縮，煤體逐漸被壓實(shí)，煤體顆粒進(jìn)一步破碎、變小，同時(shí)發(fā)生裂隙閉合、孔隙度減小，滲透率迅速降低（III區(qū)），該階段表明，對(duì)于煤體結(jié)構(gòu)比較差的三四類煤，不能直接通過對(duì)煤體進(jìn)行壓裂（增壓增透）的方式增透。此時(shí)進(jìn)行卸載試驗(yàn)，隨著壓力減小，由于煤體內(nèi)部被卸壓，有利于瓦斯解吸，同時(shí)孔隙度增加，滲透率逐漸增大（IV區(qū)），當(dāng)壓力小于某一值時(shí)，滲透率迅速增大（V區(qū)）；如果繼續(xù)加載，隨著壓力增大，滲透率又迅速減�。╒I區(qū)），這種現(xiàn)象表明，對(duì)軟煤不能通過壓裂的方式來增透，只能通過卸壓方式來提高煤體滲透率。對(duì)硬煤而言，使煤體結(jié)構(gòu)破壞可提高儲(chǔ)層滲透率，因此利用水力壓裂（泄壓增透）方式實(shí)施增透是可行的，而夾巖工程中水工隧洞現(xiàn)已揭露煤層10層，煤層傾向與洞向近一致，厚度在0.3～3.0 m，常見厚度1.0～1.5 m，均為優(yōu)質(zhì)無煙煤，可采用泄壓增透方式。

對(duì)比不同水壓下排水排渣效果（見圖4）可知，在55 MPa水壓切割時(shí)，鉆縫內(nèi)流出來的水稍渾濁，但伴隨的煤渣較少，切割效果不明顯；在75 MPa水壓切割時(shí)，鉆縫內(nèi)流出來的水明顯渾濁，伴隨排出的煤渣較多，切割排渣效果非常明顯；在98 MPa水壓下鉆縫內(nèi)的煤渣排泄量非常大、含煤粉濃度非常高，水接近稠糊狀。但是，由于在切割過程中切割煤粉量較大，鉆孔排除量遠(yuǎn)低于切割下來的煤粉量，導(dǎo)致鉆縫內(nèi)存留的煤粉越來越多，切割約3 min后，鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的阻力明顯加大，鉆孔出水量和排渣量減小。綜合以上切割壓力的切割效果與排渣效果，同時(shí)兼顧切割效率，可初步判斷該煤層合理切割壓力在75～80 MPa之間。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于屬性數(shù)學(xué)理論的隧道瓦斯突出危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J]. 杜志剛,張小東,王曉東.  地下空間與工程學(xué)報(bào). 2019(06)
[2]大佛寺低階煤瓦斯儲(chǔ)層的滲透性及其關(guān)鍵受控因素分析[J]. 王福軍,張亞潮,竇成義,翁奇,鄭苑楠,李慶釗.  煤礦安全. 2019(11)
[3]低滲透煤層提高瓦斯采收率技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王曉蕾.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2019(17)
[4]含瓦斯煤滲透特性參數(shù)—孔隙率同步測(cè)試方法的研究進(jìn)展[J]. 田衛(wèi)東,張群.  礦業(yè)安全與環(huán)保. 2019(03)
[5]含瓦斯煤滲透率演化模型和實(shí)驗(yàn)分析[J]. 祝捷,唐俊,王琪,王全啟,張博,張犇.  煤炭學(xué)報(bào). 2019(06)
[6]基于立體交叉鉆孔的低滲透煤層瓦斯抽采技術(shù)研究[J]. 王一帆.  煤礦機(jī)械. 2018(02)
[7]低滲透煤層鈣基材料靜態(tài)壓裂增透技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究[J]. 李瑞超,唐一博,薛生,王俊峰.  煤礦安全. 2016(12)



本文編號(hào)：3060762