水力冲孔增透技术的数值模拟及现场应用
底板巷水力冲孔卸压增透技术的研究与应用
底板巷水力冲孔卸压增透技术的研究与应用
底板巷水力冲孔卸压增透技术是一种在煤矿地下开采中应用的技术，其目的是通过水力冲孔的方式，在煤层底板巷道上进行孔洞开采，从而降低地下煤矿开采中的安全风险和能耗，并提高煤炭资源的采收率。
底板巷水力冲孔卸压增透技术主要包括以下几个方面的研究与应用：
1. 冲孔技术：通过水压力将高压水注入煤矿底板巷道的煤层中，实现对煤体的冲击破碎，形成孔洞。
该技术可以减少传统煤体卸压过程中的二次破碎现象，提高煤层开采效率。
2. 卸压技术：利用水力冲孔的方式，减少煤体开采时的应力集中和卸压现象，降低煤矿开采中的煤层变形和瓦斯突出等安全风险，提高矿井的安全性。
3. 增透技术：通过水力冲孔的方式，打开煤层中的孔洞，增加煤层的渗透性和透水性，提高采煤工作面的排水能力，并减少因煤层渗透性差而导致的涌水和崩落等问题。
底板巷水力冲孔卸压增透技术在煤矿地下开采中具有广阔的应用前景。
通过该技术的研究和应用，可以有效降低矿井开采过程中的能耗和安全风险，提高煤炭资源的采收率，促进矿业可持续发展。
中压水力割缝增透技术研究与应用
压水割缝 自 由 切 换 的 功 能. 丁 集 矿 应 用 期 间 选 择
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１２５/１００ 高低压转换割 缝 器,外 径 ø７３ mm,
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中压水力割缝增透技术研究与应用
张安东
(淮河能源集团煤业分公司地质勘探工程处,安徽省淮南市,２３２０５２)
摘 要 中压水力割缝是利用 ２５~３５ MPa水射流对煤体进行切割、冲刷,改变钻孔周
水力冲孔压裂卸压增透抽采瓦斯技术研究
水力冲孔压裂卸压增透抽采瓦斯技术研究摘要：随着经济的发展和社会的进步，为了提升煤层瓦斯抽采效率，减少矿井瓦斯抽采工程量和抽采时间，讨论了水力冲压卸压增透机制，详细阐述了水力冲压卸压增透技术的工程实施模式，并将该技术应用于贵州新田煤矿煤巷条带瓦斯治理工作中，监测技术实施前后钻孔瓦斯抽采参数，数据分析结果表明：水力冲孔孔洞最大半径在0.23～0.72m，水力压裂时的煤层破裂压力在13～26MPa，冲孔后的平均瓦斯抽采体积分数提高了35%左右、瓦斯抽采纯量提高了1．1～5．0倍，冲压一体化作业后，钻场抽采浓度相较于冲孔后提高了0．8倍以上，钻场抽采纯量再次提高了3～5倍，卸压增透效果较为显著。
工程试验结果证明水力冲压卸压增透技术能够实现煤层卸压增透，大幅提升煤层瓦斯抽采效率，对矿井安全高效生产有着重要的工程意义。
关键词：水力冲孔；压裂卸压增透；抽采瓦斯技术引言我国95%的煤矿开采是井工作业，50%以上的煤炭开采受到与煤伴生伴储的瓦斯困扰，瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全高效开采的重大难题。
各煤炭企业主要采取如预裂爆破、水力压裂、水力冲孔、水力割缝等层内卸压增透措施，以此提高煤层透气性和瓦斯抽采效果，其中水力冲孔卸压抽采技术在各煤炭企业推广应用最为广泛，并取得了良好应用效果。
鉴于此，本文主要围绕煤矿井下水力冲孔卸压抽采瓦斯技术涉及的基础理论、关键技术及装备现状和发展方向与各位同行交流探讨。
1水力压冲技术的作用机理由于井下压裂设备排量有限，难以进行大规模煤层压裂及变排量压裂，压裂产生的有效半径和裂缝形态也基本确定，不易形成瓦斯运移产出的“缝网”。
同时，压裂形成较少数目宽长裂缝往往代替了密集均匀的“小裂缝”，但在煤层渗透率值上却表现一致。
致使宽大裂缝周边的瓦斯得到高效的运移产出，但距离裂缝较远的瓦斯却难以享受高速公路。
相反，密集均匀小裂缝能促就更多瓦斯解吸自由面，加速解吸，提高抽采效率。
水力压裂往往“以一盖全”，无法实现煤层的均匀增透。
安能煤矿“两堵一注、带压注浆封孔”、水力冲孔总结000
高压水力冲孔增透、“两堵一注”技术实践与应用一、问题提出安能煤矿目前正在回采的工作面为10918工作面，剩余可采时间为5个月；接替面为10907工作面，按原来进度预计8个月才能完工。
矿井面临采掘接替失调，主要问题是钻孔施工质量差、顺层钻孔条带预抽效果不理想，导致煤巷月度进尺缓慢。
为了提高接替面10907工作面煤巷掘进进度，缩短顺层钻孔条带预抽时间，国家瓦斯治理工程研究中心金沙工作站在金沙县煤安局的安排下，在安能煤矿开展高压水力冲孔、“两堵一注”、“带压注浆封孔”的试验，以解决煤巷瓦斯预抽时间长、单元允许掘进距离短等问题，为安能煤矿下一步的采面的顺利接替提供技术支持。
二、二、概述1、工作面概况采面接替问题（提高煤巷单进）10907回风巷掘进工作面开采的煤层为C9煤层，根据10905回风巷煤层揭露情况，10907回风巷掘进工作面C9煤层的煤层厚度变化不大，平均厚度2.4m，煤层倾角为3°～7°。
10907回风巷沿煤层走向布置，设计长度为516米，10907回风巷掘进工作面采用放炮掘进，刮板运输机、皮带运输，锚网支护顶板。
2、C9煤层基本情况C9位于P3l中部，上距P3c底界42.01－50.40m，平均45.25m。
层位稳定，呈层状产出，全区稳定。
厚度1.20～2.81m。
煤层结构简单，一般不含夹矸，属半亮、亮煤，块状、条带结构不明显。
顶板上距C8煤11.51m，岩性以粉砂岩、泥质粉砂岩为主；底板下距C12煤43.01m，岩性为粉砂岩、粉砂质泥岩及粘土岩，并富产植物化石。
表1 安能煤矿C9煤层瓦斯赋存参数表根据煤科总院抚顺分院实验室2007年3月13日提交的贵州省金沙县安能煤矿C9煤层煤尘爆炸性及自燃倾向鉴定报告，C9煤层煤尘无爆炸危险性，煤层自燃倾向为三类，属不易自燃煤层。
三、10907回风巷原有顺层钻孔抽采效果简介1、钻孔设计、施工及封孔该循环共施工30个顺层钻孔（补孔3个，分别为补18#、补9#、补9’#孔），终孔间距3m，钻孔控制巷道两帮轮廓线外各15m范围；钻孔施工设备为ZYJ-750型液压钻机、φ75㎜钻头及φ50㎜螺旋钻杆；钻进过程中采用水力排渣。
穿层水力冲孔增透技术在严重突出煤层中的应用
第39卷第5期煤炭科学技术V ol 39 N o 5 2011年5月Coal Science and Techno logy M ay 2011穿层水力冲孔增透技术在严重突出煤层中的应用王念红,陈祖国(洛阳义安矿业有限公司,河南新安 471821)摘 要:为了消除严重突出煤层的突出危险性,提高煤层瓦斯预抽率和突出煤巷掘进工作面的掘进速度,以义马煤业集团义安矿YX001工作面轨道巷为研究背景,对穿层水力冲孔增透技术的施工工艺及增透效果进行了研究。
现场应用表明,穿层水力冲孔增透技术措施能降低煤层瓦斯压力,增加透气性,冲孔后,残余瓦斯含量下降到3 34~6 43m3/,t有效地消除了煤层突出危险性;大幅度释放煤体中的瓦斯,使严重突出煤层巷道掘进速度提高了1倍以上,掘进速度达70m/月(18 3 m2大断面),取得了良好的综合防突效果。
关键词:突出煤层;穿层水力冲孔;瓦斯;防突措施中图分类号:TD713 3 文献标志码:A 文章编号:0253-2336(2011)05-0061-03 Application of Per m eability Im prove m ent Technology w ithH ydraulic Flushing Borehole Passi ng Through StrataWANG N ian hong,C HEN Zu guo(Luoyang Yi an Coa lM i n i ng C o mpany L t d.,X in an 471821,China)Abstrac t:In o rder to e li m i nate the outburst danger o f the ser i ous ou t burst seam and to i m prove the sea m gas pre-dra i nage rate and t he dr i v i ng speed of the ga te w ay dri v i ng face i n the outburst seam,based on the ra il w ay ga te w ay o f N o YX001co al m i ning face i n Y i an M i ne o fY i m a CoalM i n i ng G roup as the research background,a resea rch w as conducted on the constructi on techn i que of the per m eability i m provement techno l ogy w it h t he hydrau lic fl ush i ng boreho l e passing t hrough stra ta and the per m eab ility i m prov e m ent effect.The site ap p licati on show ed t hat t he per m eab ility technical m easures o f t he hydrauli c fl ush i ng bo reho le passing through strata could reduce t he g as pressure i n the sea m and cou l d i m prove the per m eab ili ty.A fter t he hydrau lic fl ushing bo reho le operati ons,the residual gas content i n t he sea m would be reduced to3 34~6 43m3/t and the outburst danger o f the sea m coul d be effecti ve l y eli m i na ted.The gas content h i ghly re leased fro m t he seam could m ake the driv i ng speed o f t he ou t burst seam ga te w ay increased over t wo ti m es,m ake the driv i ng speed at70 m pe r m onth(a c ross sec ti on o f18 3m2)and cou l d have a excellent comprehens i ve out burst preventi on and contro l effec t.K ey word s:outburst sea m;hydraulic fl ushing borehole;g as;outburst prevention m eas u res煤与瓦斯突出是由瓦斯、地应力和煤的物理力学性质等多因素共同作用的结果[1-2],煤层中发生煤与瓦斯突出的动力来自于煤层和围岩中的弹性潜能和瓦斯的膨胀能。
穿层钻孔水力增透技术的研究与应用
穿层钻孔水力增透技术的研究与应用王帅宾，张艳峰（河南永锦能源有限公司云盖山煤矿二矿，河南禹州461670）摘要煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中的严重自然灾害之一,根据对发生突出作业地点统计,突出多数发生在煤巷掘进工作面,占所有突出次数的一半以上,主要原因是瓦斯治理不到位。
为提高瓦斯抽采效果，在底板抽放巷施工穿层钻孔降低瓦斯含量的基础上，采取水力冲孔措施，增大煤层预抽范围，提高煤层透气性。
通过现场实践，提高了瓦斯抽采率，实现了煤巷掘进工作面安全快速掘进。
关键词煤与瓦斯突出；底板抽放巷；穿层钻孔；水力冲孔；抽采率中图分类号：TD713.34文献标志码：A文章编号：1009-0797（2018）05-0129-03 Application of hydraulic antireflection technique of drilling through layer in Yun-coal No.2MineWang Shuaibin,Zhang Yanfeng（Henan Yongjin Energy Limited cloudcovered mountain in two coal mine，Henan Yuzhou461670）Abstract:Coal and gas outburst is one of the serious natural disasters in the process of coal mining.According to the statistics of the outstand-ing working place,most of them occur in the coal roadway heading face,accounting for more than half of all outstanding times.The main rea-son is that the gas management is not in place.In order to improve the effect of gas drainage,hydraulic punching measures are adopted to increase the pre drainage range of coal seam and improve the permeability of coal seam.Through the field practice,the gas extraction rate has been improved,and the safe and fast tunneling of the coal roadway heading face is realized.Key words:coal and gas outburst;floor drainage roadway;through hole drilling;hydraulic punching;extraction rate1矿井简介云盖山煤矿二矿（以下简称云煤二矿）隶属于河南永锦能源有限公司，位于禹州市磨街乡刘门村。
水力喷射深穿透射孔技术应用(报告)1
TUHA R&D水力喷射深穿透射孔技术研究及应用吐哈石油钻采工艺研究院2005年8月目录前言一、立项背景二、水力喷射深穿透射孔技术简介三、水力喷射深穿透射孔技术的优点及应用范围四、水力喷射深穿透射孔技术在吐哈油田的适应性分析及选井条件五、射孔工具改进研究六、现场应用效果和经济效益七、认识和结论八、存在问题及改进方向水力深穿透射孔技术研究及应用吐哈油田钻采工艺研究院（2005.8）摘要：水力深穿透射孔的井下工具主要由控制部分、喷射系统和冲孔部分组成。
它利用油管传输动力液，分别驱动井下两个不同的液马达，一个马达驱动铣刀完成套管铣孔开窗，另一马达实现地层径向钻孔实现深穿透射孔的目的，从而在油层和井筒之间建立一个直径大、长度长、清洁无污染的液流通道，同时将地层岩屑带走，套管和水泥环不会受伤害。
由此克服了炮弹射孔粉压作用造成的二次污染。
水力深穿透射孔技术，是低渗地层完井、地层改造、提高采收率的一项有效新技术，为油田提供了一种改变传统增产增注和改善剖面矛盾的新技术。
本文主要介绍水力射孔技术在吐哈油田的研究、应用情况及效果等。
主题词：水力深穿透射孔控制部分地面系统井下工具应用效果前言最早的水力射孔主要以喷嘴固定和套管对称割缝等形式来实现，但它们都有一个共同的缺点，喷嘴在井下不能径向移动延伸，射出的孔眼径向距离短，孔道尺寸形状不规则，对油井套管和固井水泥环都有不同程度的伤害或损坏，射孔达不到预期的目的和效果。
从20世纪80年代中期开始，先后在美国、加拿大逐步发展起来的一种新型射孔技术，虽然该技术在数十年的发展中，进行了多次技术升级，但归根到底不外乎以下两种主要模式：第一、套管冲孔＋高压水力喷射切割岩石射孔；第二、套管钻孔开窗＋水力地层径向钻孔射孔。
前者是最早研制开发的，高压水力喷射深穿透射孔技术的实质是完全利用水力作用，液压冲击头冲开套管，带软管的喷射头从冲击头的中心孔中径向向外伸出，以高压流体切割地层的方式完成射孔的。
穿层水力冲孔技术的应用及分析
穿层水力冲孔技术的应用及分析【摘要】：水力冲孔过程就是煤体破坏剥落，应力状态改变，瓦斯大量释放的过程。
水力冲孔的实质就是：首先利用高压水射流破碎煤体在一定时间内冲出大量煤体，形成较大直径的孔洞，从而破坏煤体原应力平衡状态，孔洞周围煤体向孔洞方向发生大幅度位移，促使应力状态重新分布，集中应力带前移，有效应力降低；【关键词】：穿层水力冲孔技术的应用及分析一、贺驼煤矿矿井概况安阳永安贺驼煤矿矿井相对瓦斯涌出量为33.76m3/t，绝对瓦斯涌出量为28.13m3/min，为煤与瓦斯突出矿井；开拓方式为立井开拓,分为11、21两个采区，其中11采区为生产采区，生产水平为-300m；抽采系统已建有地面瓦斯抽放泵站，泵站内安设2台2BE3-400型水环式真空泵，抽放泵最大抽气量为85 m3/min，井下建有移动瓦斯抽放泵站，泵站内安设2台ZWY-40/75-G型水环式真空泵，瓦斯抽放泵最大抽气量为40m3/min，主要担负采空区抽放，主抽放管路使用φ377mm的无缝钢管和φ350mm聚乙烯螺旋波纹钢管，采掘工作面上、下巷的抽放管路均使用φ300mm的抗静电聚乙烯管或无缝钢管，单孔使用φ50mm的软管与工作面主管路连接，在管路低洼处安设有自动放水器或人工放水器。
二、穿层钻孔工作面概况11121底板抽放巷为11采区11121工作面预抽煤层瓦斯巷道，瓦斯压力0.9-1.14Mpa，瓦斯放散初速度△p=8-10,煤层透气性系数0.6284-0.6831m2/MPa2.d，坚固性系数0.35-0.45，孔隙率4.55m3/t，钻孔衰减系数0.0971d-1，瓦斯相对涌出量为33.76m3/t。
该地区煤层透气性差，钻孔衰减快。
为增加煤层透气性，提高钻孔浓度及抽采量，在11121底板抽放巷7号钻场进行水力冲孔实验。
三、水力冲孔防突机理分析水力冲孔过程就是煤体破坏剥落，应力状态改变，瓦斯大量释放的过程。
水力冲孔的实质就是：首先利用高压水射流破碎煤体在一定时间内冲出大量煤体，形成较大直径的孔洞，从而破坏煤体原应力平衡状态，孔洞周围煤体向孔洞方向发生大幅度位移，促使应力状态重新分布，集中应力带前移，有效应力降低；其次煤层中新裂缝的产生和应力水平的降低打破了瓦斯吸附与解吸的动态平衡，使部分吸附瓦斯转化成游离瓦斯，而游离瓦斯则通过裂隙运移得以排放，大幅度地释放了煤体及围岩中的弹性潜能和瓦斯膨胀能，煤层瓦斯透气性显著提高；最后，高压水润湿了煤体，煤体的塑性增加，脆性减小，可降低煤体中残存瓦斯的解吸速度。
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２ ０ １ ４ 年第 ２期
安 全 Ｉ 程
中州 煤 炭
总第 ２ １ ８ 期
水力冲孔增透技术的数值模拟及现场应用
灾 害 防 治
郭旭 锋 ， 李江 涛 ，
（ １ ． 河南平宝煤业有限公 司， 河南 襄城 ４ ６ １ ７ １ ４ ； ２ ． 煤 炭 科 学 研 究 总 院 沈 阳研 究 院 ， 辽宁 沈 阳 １ １ ０ ０ １ ６ ； ３ ． 东北大学 资源与土木工程 学院， 辽宁 沈阳 １ １ ０ ８ １ ９； ４ ． 煤 矿 安 全 技 术 国 家 重 点 实验 室 ， 辽 宁 抚 顺 １ １ ３ １ ２ ２ ）
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摘要 ： 为 了研 究煤 体 水 力 冲 孔 增 透 技 术 的 机 理 及 卸 压 增 透 强 化 抽 放 快 速 消 突 的 效 果 ， 以 平 煤 集 团 首 山 矿 己 Ｉ ｒ １ １ ０ ６ １工 作 面 为 工 程 背 景 ， 采用 Ｒ Ｆ Ｐ Ａ — Ｆ ｌ ｏ ｗ 数 值模 拟 软 件 分 析 水 力 冲 孔 过 程 中 裂 隙 的 扩 展 规 律 ， 并 对 剪 应 力及 水压 力 的 演 化 过 程 进 行 了研 究 。 根 据 理 论 研 究 ， 确 定 了现 场水 力 冲 孔 工 艺 钻 孔 布 置 参 数 ， 通过对 冲 出煤 量及 瓦 斯 抽 放 量 的 考 察 分 析 表 明 ， 水 力 冲 孔 瓦 斯 治理 效 果 显著 。 关键词 ： 水力冲孔 ； Ｒ Ｆ Ｐ Ａ ． Ｆ ｌ ｏ ｗ； 增透 ； 瓦斯 抽 放 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｄ ７ １ ３ ． ３ ４ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ３— ０ ５ ０ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２— ０ ０ ３ ７— ０ ３
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