文档介绍：快速消突技术研究——水力冲孔措施
淮南科技攻关项目阶段汇报
2012年10月
汇报内容
一、目的、意义
二、水力冲孔防突机理
三、水射流破煤理论分析
四、冲孔工艺过程及技术参数
五、水力冲孔装备研究与选型
六、消突评价指标
七、主要结论
八、下一步研究计划
一、目的、意义
突出严重:2008年发生32起煤与瓦斯突出事故,死亡247人,同比增加2起、31人。淮南矿区13对矿井,11对突出矿井,压出为主。
适用煤层特征:采深大、地应力大、煤层松软、透气性低、瓦斯含量高、瓦斯压力大。
瓦斯治理和消突困难:针对无解放层可采的煤层,特别像石门揭煤这种情况,由于未揭开煤层,煤层没有任何卸压,透气性更低,需要耗费大量时间和工程量抽放,消突效果不佳,造成采掘接替紧张。
水力冲孔:水力冲孔措施利用岩石巷道为安全屏障,采用水力作用冲出部分煤体和瓦斯,具有较好的卸压增透效果,可有效提高抽放效果,实现安全快速区域消突。
二、水力冲孔措施防突机理
1、现场试验效果
潘一矿东二轨道下山水力冲孔期间T2监测瓦斯浓度变化曲线
08年5月份来,在潘二矿、谢桥矿等5个矿水力冲孔试验表明,~,,吨煤瓦斯涌出量达原煤瓦斯含量数倍,甚至数十倍,经理论计算,~,但采掘时,一般看不到孔洞存在。
(1)冲出煤量和瓦斯量
二、水力冲孔措施防突机理
1、现场试验效果
。
冲孔后的瓦斯浓度和抽放瓦斯纯量的衰减系数明显减小,分别为没有采取冲孔措施的四分之一和三分之一。
(2)提高瓦斯浓度和抽放量
二、水力冲孔措施防突机理
1、现场试验效果
。
。
(3)增透效果效果
图5 水力冲孔后钻孔百米煤孔瓦斯流量衰减趋势曲线图
2、数值模拟研究
冲孔前
冲孔后
应变
应力
二、水力冲孔措施防突机理
2、数值模拟研究
二、水力冲孔措施防突机理
不同孔径下煤体应力和位移变化图
不同孔径下煤体瓦斯流量变化图
3、消突机理
冲出大量煤体,为煤体膨胀变形提供了充分的空间,周围煤体在地应力作用下发生了膨胀变形,使地应力向四周移动,即起到局部卸压作用;
不但冲孔期间排放大量瓦斯,而且由于煤体的膨胀变形,增加了煤层的透气性,扩大了排放瓦斯影响范围,提高了抽排效率,有效地降低煤层瓦斯含量;
湿润煤体,使煤体减少脆性,增加了煤体塑性,降低煤体弹性势能,另外,湿润煤体后,可降低煤体中残存瓦斯的解吸速度,减小瓦斯膨胀能。
二、水力冲孔措施防突机理
三、破煤理论分析
(1)裂缝的产生:在水射流脉动的动压力和总冲击力的作用下形成密实核
2、水力冲孔措施中的破煤机理
(2)水契作用:水流冲进裂缝,在裂缝面上形成作用力很大的水楔,进一步扩张和延伸裂缝,最终导致煤体裂成碎块。
(3)表面冲刷