水力冲孔强化增透松软低透突出煤层效果
潘三矿强突煤层群立井水力扩孔综合增透技术
潘三矿强突煤层群立井水力扩孔综合增透技术摘要：强突低透气性煤层群揭煤，区域消突钻孔穿多层煤施工，施工难度大，煤层增透措施难以达到预期效果，抽采效果差，造成严重安全生产隐患。
为提高煤层透气性，提高抽采效果，结合水力压冲和钻孔掏穴增透原理，潘三矿提出了立井水力扩孔综合增透技术，采用20MPa水压进行水力扩孔，共冲出煤量46吨，压裂有效影响区域单孔抽采纯量增加314.9%。
关键词：强突煤层群立井水力扩孔增透抽采效果1.工作面概况-730～-960m联络斜巷（下段）自-817m水平22°下山施工至4煤底板，巷道依次揭露为8、7-2、7-1、6-2、6-1、5-2、4-2、4-1共8层煤，巷道全长489m，截止2015年5月底，巷道已施工至距5-2煤法距7m处停头，目前正在对5-2、4-2煤采取消突措施。
5-2煤厚4.3m，与4-2煤层间距约7.4m。
5-2煤顶板为细砂岩，厚18.0m。
底板为砂质泥岩，厚3.55m。
-730～-960m联络斜巷（下段）揭5-2煤处预计煤层底板标高-895.4m，该处实测瓦斯压力1.8Mpa，瓦斯含量6.8m3/t。
水力压冲专用巷道在-817m水平车场南大巷JS3点向北37.089m以21°方位角施工，巷道长度26.9m。
巷道施工至正对-730～-960m联络斜巷（下段）揭5-2煤上方，巷道顶板标高-814m，与5-2煤垂距74m。
在水力压冲专用巷道迎头钻场内施工￠246mm垂直钻孔，采用￠177.8mm石油套管固管工艺，利用钻孔对5-2煤进行水力压冲扩孔。
2.水力扩孔增透技术工艺设计综合水力压冲增透技术和钻孔掏穴增透技术技术优点，根据-730~-960联络斜巷揭5-2煤煤层赋存以及瓦斯情况，采用水力扩孔增透技术。
利用距5-2煤层顶板74m的水力压冲专用巷道施工大直径立孔穿过5-2煤进行水力压冲，达到水力化压冲目的。
利用在揭煤巷道迎头施工3个平孔，与立孔在5-2煤层中贯通作为水力压冲后出水、煤钻孔，大量煤体被冲出达到扩孔目的。
软煤层孔隙结构与强化增透技术研究现状
软煤层孔隙结构与强化增透技术研究现状发布时间：2022-11-28T03:27:35.622Z 来源：《城镇建设》2022年第14期第7月作者：侯斌[导读] 松软煤层因其透气性差、强度低侯斌大唐集团鄂尔多斯市国源矿业有限公司内蒙古鄂尔多斯 010300摘要：松软煤层因其透气性差、强度低、瓦斯放散能力强等特点极易诱发瓦斯事故灾害，为此，科研工作者做了大量的研究工作。
本文采用文献综述的方法对软煤孔裂隙结构特征、瓦斯吸附解吸规律研究现状进行了阐述，指出了不足之处。
同时，从软煤增透技术原理角度出发，总结了现有软煤增透促抽技术，并分析了其局限性和使用条件。
关键词：软煤，孔裂隙，吸附解吸，增透促抽1.引言随着我国煤矿开采深度的不断增加，深部煤层复杂的地质构造、高地应力、高瓦斯压力和含量、低渗透率、低强度等特点进一步加深。
软煤是在一期或多期构造应力作用下煤体原生结构、构造发生不同程度的脆裂、破碎或韧性变形或叠加破坏甚至达到内部化学成分和结构变化的构造煤。
研究软煤层孔隙结构特征及其中瓦斯运移规律是掌握软煤层瓦斯涌出规律的前提，采用合适的软煤增透措施是提高瓦斯抽采率，也是实现煤与瓦斯安全共采的基础，因此对低渗软煤的研究现状进行总结与分析，对软煤研究方向与发展有着重要的现实意义。
2．软煤孔裂隙特征研究现状软煤是一种孔-裂隙双重介质，其孔隙特征决定着软煤的吸附、扩散和渗流特性。
前人对软煤孔裂隙结构特征做了大量研究，许满贵等基于分形几何理论，采用低温氮吸附试验方法，对软硬煤体孔隙结构特征研究后得出软煤孔隙数量比硬煤较多，孔隙内表面更大，对瓦斯的吸附势能大。
顾熠凡等基于压汞法分析对比了软、硬无烟煤孔隙结构特征得出软煤微孔孔体积较为发育，总孔面积略高于硬煤。
孟然等通过压汞实验、低温氮吸附实验、扫描电镜实验、X 射线衍射实验，得出软煤内孔隙主要以小孔、微孔为主,并分析了软煤孔隙结构分形特征规律。
田敬等通过压汞法分析了软硬煤孔隙结构，得出了软煤的孔容及表面积大于硬煤，对煤层气的吸附能力更佳的结果。
松软煤层水力冲孔防喷措施研究
松软煤层水力冲孔防喷措施研究摘要：水力冲孔是一种卸压增透措施，可以提高抽放效果。
但在水力冲孔过程中，经常会出现孔内煤泥憋孔，诱发喷孔和瓦斯超限，对钻场及其回风流区域作业人员的安全造成一定威胁。
本文主要对原有的防喷装置进行介绍，在此基础上，对防喷装置进行优化改进，从而在一定程度上提升了防喷系统的使用效率。
关键词：松软煤层；水力冲孔；防喷措施前言喷孔是由于高压瓦斯和集中应力等因素导致。
近年来，随着矿井开发深度的增加，水力喷孔的现象日益严重。
因此，在水力冲孔环境下，加强对松软低透煤层的水力冲孔防喷措施研究具有重要的意义。
1 原有防喷装置分析1.1原有防喷装置介绍本次研究选择的煤矿水力喷孔现象较为严重，最大的喷孔喷煤量约为30t，瓦斯量为2500m?。
在实际打钻过程中运用防喷罩（套管部分下入钻孔内）和防喷箱（煤水分离器）来设计防喷装置，防喷箱为圆形的腔体，顶部两端焊接6吋、8吋套管接头，利用钢丝软胶管和铁丝与下入钻孔内的防喷罩套管预留接头对接。
防喷罩上煤水的出口口径为8吋，主要靠煤水自重经防喷箱排出，箱体底部具有10°的倾角，方便清理淤煤。
防喷罩上气体的出气口口径为6吋，主要靠抽放负压经防喷箱排入瓦斯抽放管内。
1.2原有防喷装置的特点在原有的防喷装置中，运用合成树脂等物品来固定防喷罩套管，减少装置的漏气现象发生。
同时防喷箱存在1个闸阀门，可以定时处理腔体内煤泥，从而保证防喷箱可持续使用。
但是，一旦遇到大型喷孔，将会显现出装置的缺陷。
其主要体现在以下几个方面：（1）防喷腔体的容量较小。
（2）钢丝软胶管固定不牢，在高压作用下，会发生脱落、剧烈甩出想象。
（3）钻杆转动或遇水时合成树脂会发生磨损，会降低防喷罩套管与孔壁之间、罩尾皮垫与钻杆之间的密封性。
2 水力冲孔防喷系统的优化2.1防喷罩的优化防喷罩主要由套管腔体和两个接头组成。
在对装置的优化过程中，可以在防喷罩上焊接带有丝扣的法兰，运用抱箍和铁链与钢丝软胶管固定，可以将防喷腔体与钻机或附近锚杆连接，进而可以提升防喷装置的稳固性，使其可以更好的提升装置的使用效率；对防喷罩套管的长度加长为2m，利用合成树脂和水泥浆固定，加强防喷罩的气密性。
02“三软”低透气性突出煤层水力扩孔增透关键技术研究及装备研发_附件一
附件一“三软”低透气性突出煤层水力扩孔增透关键技术研究及装备研发项目总结河南省许昌新龙矿业有限责任公司二O一二年五月“三软”低透气性突出煤层水力扩孔增透关键技术研究及装备研发项目总结一、立项依据1、国内外现状和发展趋势采用钻孔进行瓦斯抽排，是突出矿井防突的主要措施，也是降低煤层瓦斯涌出，减少工作面瓦斯超限的常用方法。
钻孔抽排瓦斯的效果，受到钻孔直径大小和钻孔周围煤体卸压范围的影响。
采用钻机施工大直径钻孔存在着垮孔严重、排渣困难、成孔长度短以及钻机负荷大等技术问题，技术和经济上是不可取的。
高压水力扩孔技术，是在已施工的小钻孔中，利用可喷出高压水力对钻孔进行切割。
钻孔直径扩大后，增加了周围煤体的暴露面积，增大了钻孔卸压范围和影响半径，有利于煤层卸压增透，从而能大大的提高钻孔抽采效果。
2、项目研究开发对本企业的作用为了增加煤层卸压效果和煤层透气性，经研究决定提出了煤层增透技术研究，提高瓦斯抽放流量和预抽率，发挥区域防突措施钻孔的作用，消突煤与瓦斯突出危险，保证安全作业。
3、项目达到的技术水平及市场前景1）通过收集钻孔扩孔期间排出的煤渣量约6-10吨，进行推算，扩孔后近似得到的钻孔直径达1600~2000mm，为扩孔前的17～21倍。
2）钻孔连抽后，从相邻的钻场中选择三个未扩孔钻孔，与三个扩孔钻孔抽放效果进行对比考察，扩孔后钻孔抽放流量为未扩孔钻孔抽放流量的2.3～13倍，平均为12.5倍。
3）对于低透气性突出煤层有着积极的推广应用价值，提供了一套安全、可行的煤层增透技术工艺和安全防护装置，增加煤层透气性，提高煤层瓦斯抽采范围及抽采效果有着重要意义。
根据梁北矿瓦斯治理的需要，底抽巷措施将作为一项区域防突措施的主要手段之一，水力扩孔技术将更广泛的应用梁北矿底抽巷瓦斯治理工作中。
同时，此项技术及防护装置对类似条件煤层的矿井可以借鉴应用。
二、研究开发内容和目标1、项目主要内容及关键技术高压水力扩孔技术，是在已施工的小钻孔中，利用可喷出高压水力对钻孔进行切割。
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。
煤层瓦斯强化抽采水力增透技术综述
煤层瓦斯强化抽采水力增透技术综述煤层瓦斯强化抽采水力增透技术是目前煤层瓦斯开采中的一种新型技术，其原理基于水力压裂技术，通过加压水流对煤层进行压裂，防止煤层能力随着开采而下降，同时将瓦斯通过水流强制排出，达到增加煤层透气性和瓦斯抽采效率的目的。
该技术已经在国内外得到广泛应用，本文将针对该技术做一综述。
一、技术原理煤层瓦斯强化抽采水力增透技术的原理是在注水的情况下采用高压水射流对煤层进行压裂，形成裂缝并将瓦斯驱出。
整个过程中，注水在起到增加破裂压力的同时，也扮演着传递压力、稳定煤层和降低压裂松弛性的重要角色。
在压裂结束后，裂缝中的水可以自然回流，在回流过程中，如果有瓦斯蓄积，就可以通过水流强制排出，达到增透和气抽的效果。
二、技术特点1. 大幅提升煤层透气性和瓦斯抽采效率。
2. 有效避免煤层能力随着开采而下降的问题。
3. 技术过程简便，设备安装方便，投资成本低。
4. 适用于长煤层、坡降大、瓦斯涌出量大的煤层区域。
5. 对地质条件要求不高，能适应不同的地质条件。
6. 技术对环境影响小，不会对地下水和生态环境造成污染。
三、技术应用1. 在煤层气加压蓄能运输中，强化瓦斯抽放，提高瓦斯回收率。
2. 可在低渗透性煤层中进行开采前预处理。
3. 在瓦斯田开采中，通过增透压力提高煤层透气性和开采效率。
4. 可用于煤层气矿长泵吸采气管道的加压。
四、技术亮点煤层瓦斯强化抽采水力增透技术在煤层瓦斯开采中具有以下亮点：1. 使用压裂技术增加煤层透气性，与传统的压裂技术相比，它的优点在于技术更简单、安装方便、成本更低、效果更好。
2. 整个过程中采用注水来达到稳固煤层的目的，避免了高压气体带来的潜在危险。
3. 它能够适应不同的地质条件，但其应用前还是需要对地质情况进行一定的分析和判断。
4. 该技术在煤层气加压蓄能运输和煤层气抽放中的应用效果显著，能够有效提高煤层瓦斯资源的回收，并减少了对环境的影响。
五、技术前景煤层瓦斯强化抽采水力增透技术是一种有效提高煤层瓦斯抽采率和安全性的创新技术，它有着广阔的应用前景。
煤层注水在松软低透工作面瓦斯治理中的应用
煤层注水在松软低透工作面瓦斯治理中的应用煤层注水在工作面瓦斯治理过程中起到非常重要的作用。
煤层注水能够改变煤体的力学性质，此过程中煤体渗透性降低，同时煤体塑性强度增加，从而达到抑制瓦斯涌出的目的。
标签：采煤工作面；煤层注水；瓦斯涌出祁东煤矿9煤层为松软、低透气性煤层，工作面回采过程中，受割煤扰动影响，煤体中大量的吸附瓦斯转变为游离状态释放到回风流中，影响生产安全。
为此，通过对风巷顺层钻孔以及工作面面内采取注水措施，增加煤体塑性，从而降低割煤期间的煤体瓦斯涌出，解决工作面回风流瓦斯问题。
一、工作面概况922工作面位于井田西翼一水平二采区，9煤平均煤厚3.5m。
透气性系数0.0429，坚固性系数为0.16。
922工作面处于82煤卸压保护范围内，82煤回采期间受条件限制，未对下覆9煤层进行卸压抽采。
922工作面回采前，风机巷施工工作面顺层抽采钻孔，抽采效果不佳，割煤期间伴随煤壁片帮情况、煤体中大量的吸附瓦斯转变为游离状态，割煤期间经常出现，停煤机释放瓦斯情况，回风瓦斯最大达到0.7%，经分析瓦斯主要来源为本煤层瓦斯，围绕本煤层瓦斯治理主要采取煤层注水措施。
二、煤层注水设计1、利用风巷顺层钻孔进行静压注水回采前施工的风巷顺层钻孔，垂直巷帮间距5m布置，孔深110m，因煤层松软、透气性差，抽采效果不佳，回采前钻孔浓度基本上在5%以下，工作面回采前超前100m范围内钻孔甩孔，进行静压注水，水压5MPa，依次向前进行甩孔注水，超前工作面约100m.经统计，单孔注水量约2.5m3.2、工作面施工注水钻孔根据统计分析，容易片帮瓦斯大的位置基本在40架以上，工作面面内每2架施工一个注水孔，孔深8m，钻孔直径42mm；封孔器封孔深度不少于3m，整个工作面先用静压水注，水压约5MPa，然后对40架以上位置进行二次注水，改用高压水注，注水压力控制在8MPa，注水至煤壁向外渗水、相邻注水孔出水或煤壁片帮为止。
经统计，单孔注水量约0.2-0.6m3.三、煤层注水效果分析922工作面日进尺约6循环，每循环0.6m，根据以上煤层注水设计，工作面内反复注水，保证了煤体充分湿润，注水后，割煤期间煤体片帮范围以及片帮次数明显减少，基本杜绝了割煤期间停煤机释放瓦斯情况，根据考察，相同产量的情况下，回风瓦斯最大值由0.7%降到0.55%以内，瓦斯涌出量减少约2.4m3/min.注水前回风瓦斯情况：四、结语（1）通过煤层注水，提高煤体塑性强度，降低煤体弹性强度，从而减少割煤期间煤壁片帮情况发生，降低瓦斯突出危险。
水力冲孔增透促抽技术在突出煤层石门揭煤中的应用
水力冲孔增透促抽技术在突出煤层石门揭煤中的应用谭家贵;李克相;张茂元;郭建忠;盛柱稳;孙京;陈勇【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2022(49)3【摘要】白龙山煤矿一井C_(2)煤层为突出煤层,为提高矿井瓦斯抽采效果,保障石门揭煤安全、缩短揭煤周期,对水力冲孔增透促抽技术开展了试验研究。
研究结果表明:石门揭煤区域采取水力冲孔措施后,渗透性较低且较为松软的C_(2)煤层出煤量较大,单孔出煤量1.27~2.73 t,平均出煤量2.28 t;试验区域经210 d连续抽采,煤层瓦斯含量由11.4659 m^(3)/t降低至3.5511~4.2517 m^(3)/t,下降约63%,瓦斯压力由0.81 MPa降低至0.34 MPa,下降约58%;揭煤期间工作面钻屑瓦斯解吸指标K_(1)值最大值为0.32 mL/(g·min^(1/2)),钻屑量最大值为2 kg/m,炮后瓦斯浓度为0.04%~0.24%,瓦斯涌出量为2.22 m^(3)/min。
水力冲孔措施可为矿井石门安全快速揭煤提供技术保障,对安全生产具有重要指导作用。
【总页数】6页(P51-55)【作者】谭家贵;李克相;张茂元;郭建忠;盛柱稳;孙京;陈勇【作者单位】华能云南滇东能源有限责任公司矿业分公司白龙山煤矿;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室;中煤科工集团重庆研究院有限公司【正文语种】中文【中图分类】TD712【相关文献】1.水力冲孔技术在缓斜厚煤层石门揭煤中的应用2.水力冲孔增透技术在三软煤层煤与瓦斯突出防治中的应用3.超高压水力割缝在坚硬突出煤层石门揭煤预抽瓦斯防突措施中的应用4.三汇一矿煤层增透与强抽技术在石门揭煤中的应用研究5.水力冲孔增透促抽技术在松软低透煤层石门揭煤中的应用研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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t———钻孔自排瓦斯时间，d。
对式（ 1） 积分，可以得到任意时间 t 内钻孔自然
FAN Ying － chun，WANG Zhao － feng （ School of Safety Science and Engineering，Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China） Abstract： Taking Luoboan coal mine as the research background，the hydraulic flushing is used to strengthen permeability in coal seam before pre － drainage coal seam gas． In order to analyze the permeability effect of hydraulic flushing in soft and low permeability outburst coal seam，the drilling gas emission characteristics before and after hydraulic flushing，coal seam gas permeability coefficient and the differences of efficient influence radium of drillings gas drainage are analyzed and studied． The results showed that the drillings initial gas emission raised 6 times； limit gas flow of 100 m increased 46 times； the attenuation quotient of drilling gas emission reduced by 85% ； the gas permeability coefficient of coal seam increased 53． 48 times； the efficient influence radium of drilling raised 2 times to 3 times． Key words： hydraulic flushing； strengthening permeability； gas permeability coefficient； efficient influence radium； gas drainage
对于松软低透的突出煤层，在水力压裂卸压后 即使使用支撑剂裂缝也很难保持； 深孔松动爆破、钻 孔水压爆破等爆破工艺复杂且具有诱导突出的危
基金项目： 国家科学自然基金资助项目（ 50974056 ） ； 2009 年度河南 省科技计划资助项目（ 092192310037）
险，对于湖南复杂的煤层地质条件来说并不合适； 酸 性溶液和交变电场更是对煤层本身的适应性极高， 且工艺程序复杂，实施起来较难 。 ［6，14，17］ 水力冲孔 是一种最有效的煤层增透技术，它是使用高压水冲 击煤体诱导可控的突出并冲出大量煤体，从而有效 地消除突出应力、释放大量瓦斯，从而大幅度提高煤 层透气性［17 － 19］。水力冲孔煤层增透措施具有较强 的适应能力，尤其是在具有自喷能力的突出煤层中 应用效果更佳。
·138·
（ 第 43 卷第 6 期）
分析·探讨
qt = q0 e － αt
（ 1）
式中： qt———自排时间 t 时 的 钻 孔 自 然 瓦 斯 流 量，
m3 / min；
q0 ———自排时间 t = 0 时的钻孔自然瓦斯流 量，m3 / min；
α———钻孔自然瓦斯流量衰减系数，d － 1 ；
罗卜安煤矿为严重的煤与瓦斯突出矿井，煤体 松软，透气性系数小，且具有较强的自喷能力。由于 煤层的松软性、低透气性和突出性，导致预抽煤层瓦 斯浓度低、持续时间短、抽放量小。
煤层的透气性是衡量煤层瓦斯可抽放性的一个 重要指标，对于低透气煤层，特别是松软低透的突出 煤层，必须采取专门的增透措施来提高煤层的透气 性［1 － 2］。总结国内外煤层层内增透方法，主要有水 力压裂、水力割缝、水力冲孔、高能气体压裂、深孔控 制预裂爆破、钻孔水压爆破、酸液处理和施加交变电 场等［3 － 15］。
分析·探讨
（ 2012 － 06）
·137·
水力冲孔强化增透松软低透突出煤层效果分析
范迎春，王兆丰
（ 河南理工大学 安全科学与工程学院，河南 焦作 454000）
摘 要： 以罗卜安煤矿为研究背景，在预抽煤层瓦斯前，采用水力冲孔措施对煤层进行增透。为
了分析水力冲孔对松软低透突出煤层的增透效果，特对水力冲孔前后钻孔瓦斯涌出特征、煤层透
气性系数和钻孔抽放有效影响半径的差异性进行了对比研究，结果表明： 水力冲孔后钻孔初始瓦
斯涌出量提高了 6 倍，百米极限瓦斯流量提高了 46 倍，钻孔瓦斯涌出衰减系数降低了 85% ，煤
层的透气性系数提高了 53． 48 倍，钻孔抽放有效影响半径提高了 2 ～ 3 倍。
关键词： 水力冲孔； 强化增透； 透气性系数； 有效影响半径； 瓦斯抽放
中图分类号： TD713
文献标志码： A
文章编号： 1003 － 496X（ 2012） 06 － 0137 － 04
Effect Analysis of Strengthening Permeability in Soft and Low Permeability Outburst Coal Seam by Hydraulic Flushing
1 水力冲孔前后钻孔瓦斯涌出特征对比分析
表征钻孔自然瓦斯涌出特征的参数有 2 个，它 们是钻孔自然初始瓦斯涌出强度 q0 和钻孔自然瓦 斯流量衰减系数 α，其中钻孔瓦斯流量衰减系数 α 是评价煤层瓦斯预抽难易程度的一个重要指标。q0 和 α 值是通过测试不同时间的钻孔自然瓦斯涌出 量并按下式回归分析求得的：