水力冲孔技术在己16-17-22050机巷低抽巷的应用与实践
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摘 要：水力冲孔已逐渐发展成为一整套区域瓦斯治理新技术，重点消除普通钻孔抽采薄弱区域，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，有效的解决了穿层预抽钻孔抽采浓度低，抽放效果差，瓦斯治理效果不理想的问题，实现矿井高效生产，达到资源与环境的协调发展的目的。
关键词：水力冲孔技术;应用;实践
我国是世界上煤与瓦斯突出（以下简称突出）灾害严重的国家，突出矿井数量多、分布省份广、事故发生频率高、突出强度大、造成的人员伤亡比重大。近年来，在国家狠抓瓦斯治理的形势下，瓦斯爆炸事故起数及其伤亡人数大幅下降，而煤与瓦斯突出事故尚未得到有效遏制。
近年来随着煤炭开采深度增加，瓦斯压力、地应力和地温梯度增加，防突打钻依然是治理煤与瓦斯突出的重要技术手段和措施，为有效治理瓦斯，实现矿井的安全高效生产，开展了水力冲孔技术的可行性研究，以提高煤与瓦斯突出矿井的生产效率，实现矿井高效生产，达到资源与环境的协调发展的目的。
1 工作面概况
1.1 煤与瓦斯突出鉴定情况及工作面概况
矿井于2005年经煤炭科学研究总院抚顺分院对矿井己16.17煤层进行鉴定，确定矿井己16.17煤层为突出煤层，矿井为煤与瓦斯突出矿井。
己16-17-22050机巷与己16-17-22050机巷低抽巷帮对帮内错10.4m，己16-17煤层下界与机巷低抽巷的垂距为9m，机巷低抽巷与机巷施工方位角相同;己16-17-22050切眼与己16-17-22050切眼低抽巷帮对帮内错10m，己16-17煤层下界与切眼低抽巷的垂距为9m，切眼低抽巷与切眼施工方位角相同。在己16-17-22050机巷低抽巷和切眼低抽巷内向煤巷掘进工作面煤体超前进行打钻卸压和抽放。
1.2 穿层预抽钻孔布置及施工参数
根据集团公司瓦斯所提供的《己16-17-22050机巷低抽巷水力冲孔影响半径初步分析报告》结论：冲孔直接影响半径4m～5m;冲孔后钻孔封孔接抽一周抽放半径可达4m以上。
根据考察结论并结合实际情况，经我矿相关技术人员讨论，设计穿层预抽钻孔终孔位置控制到机巷巷道两侧轮廓线外各15m，钻孔穿过己16-17煤层并且进入煤层顶板0.5m。穿层预抽钻孔组间距为6m，每组设计9个钻孔，每组钻孔1#孔开孔位置距底板2.0m，钻孔孔与孔之间间距为0.3m。穿层预抽钻孔布置剖面示意图以及钻孔参数表见图1、表1。
1.3 水力增透措施
水力增透措施选用水力冲孔，在奇数组钻孔的1#、3#、5#、7#，偶数组钻孔的2#、4#、6#、8#进行水力冲孔。
2 施工组织及设备选型
2.1 水力冲孔施工组织
（1）水力冲孔正常情况下每次冲孔配备至少5-6人，1人负责压力泵，1人设警戒，4人负责冲孔。每班必须有班长或队干部在现场指挥。
（2）如有特殊情况当班无班长或干部时，要设一名组长为当班第一安全责任人。
（3）每班施工时严禁缺员，否则不准施工。
（4）施工时每个人员要各负其责，坚守岗位，并严格执行上、下岗汇报制度。
2.2 钻机选型
根据設计钻孔要求，结合该处地质条件，本次打钻选用ZDY4200SWL型坑道液压钻机，配备水力冲孔专用钻头，最大钻进深度400米，足够满足设计钻孔要求。
2.3 水力冲孔装备及工艺
水力冲孔采用KSC130-10矿用水力冲孔装置，KSC130-10高低压自动转换水力冲孔装置是由平顶山市安泰华矿用安全设备制造有限公司自主研发产品。其主要特点是引入高压水射流理论，自主研发水力冲孔泵站、压力控制装置，自动转换钻头等并与钻机进行有机结合，实现钻岩孔与冲煤孔一体化，达到对工作面煤体卸压增透，提高瓦斯排放效果。整个装置小型化，随钻机移动，可一次完成对瓦斯抽放孔的钻岩及冲煤孔，提高了钻孔效率。可广泛适用于高瓦斯低透气性煤层的预抽、卸压防突等方面。KSC130-10表示高低压自动转换水力冲孔装置额定流量130L/min，工作压力在10MPa时能正常进行冲孔作业。
2.4 工作原理
KSC130-12高低压自动转换水力冲孔装置利用钻机打钻工艺，当钻岩石层时通过压控装置可设置为钻头出水为低压水，此时钻头刀具钻岩，水起到冷却及润滑钻头刀刃的作用，并冲排出岩屑粉，当穿透岩石层见到煤层时，通过压控装置可方便的转换为钻头出水为高压水，此时钻头刀具基本无负荷，旋转的钻头上的高压喷嘴径向喷出高速水射流，进行水力冲煤孔作业。水压的高低决定冲出煤孔的直径大小及冲出煤量的多少，本装置冲煤孔压力可调，冲出的煤孔比钻出的大，就增加了煤体暴露面积，使煤层内部卸压、瓦斯释放，形成一个由“点”到“线”，由“线”到“面”，由“面”到“整体”的卸压区，扩大煤层卸压范围、提高煤体透气性，具有广泛的实用性。
3 结论
（1）在原穿层钻孔基础上施工水力冲孔钻孔，重点消除普通钻孔抽采薄弱区域。
（2）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。
（3）有效的解决了穿层预抽钻孔抽采浓度低，抽放效果差，瓦斯治理效果不理想的问题。
参考文献：
[1]国家安全生产监督管理总局.煤矿瓦斯抽放规范[M].2006.
[2]国家安全生产监督管理总局.防治煤与瓦斯突出规定[M].北京：煤炭工业出版社，2009.
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