煤矿井下高压水力割缝技术的应用分析

赵爱虎

（山西焦煤西山煤电杜儿坪煤矿，山西 太原 030022）

引言

杜儿坪煤矿工作面8 号煤煤层，结构复杂，总厚4.5～6.0 m。局部区域含一层0.0～2.9 m的劣质煤，煤层中含一到两层夹石，夹石总厚度变化较大为0.1～1.6m，倾向大致为南东向逐渐转变为南西向，煤岩层倾角1°～11°，平均5°。煤层老顶为平均厚度为8.31 m的石灰岩，直接顶为平均厚度为4.19 m的石灰岩。由于井下瓦斯浓度分布高，因此通常奇怪下均采用普通钻孔抽采瓦斯方案，但单孔抽采效率低[1]，普通钻孔平均瓦斯抽采浓度为33.0%，平均瓦斯抽采量为0.011 6 m3/min，需要在井下进行大量的钻孔才能保证瓦斯抽采效果，不仅影响了井下综采效率而且也增加了综采作业安全性。本文提出了一种新的高压水力割缝增透钻孔方案，对其割缝卸压原理，系统组成、工艺实施方案等进行了分析。

1 高压水力割缝卸压原理

高压水力割缝是通过增压，提升喷出水的动力然后将岩壁进行快速切割并形成切割缝的方法[2]（图1-3）。在切割过程中首先在岩层中开出一个泄压孔（图1-1），利用水将截割下来的岩渣排出，从而达到防冲卸压和提高瓦斯抽采的目的。

使用水力割缝技术后，缝槽等于在小范围内形成了一层薄的保护层，其结果是缝槽上下的煤体得到有效的泄压，提升了煤层的通气能力，同时使切割缝四周的煤层向着切割槽内产生一定的位移（图1-2），进一步提升了缝槽排放瓦斯的范围，降低了预抽时间，实现了防突和快速高效抽采目的[3]。

图1 水力割缝效果图

2 水力割缝设备构成

高压水力割缝系统设备主要由钻割一体化钻头、输水杆水箱等组成，结构紧凑、使用灵活性高。……