煤矿抽采瓦斯-如何不使用高压水进行孔内扩孔

瑞龙钻具田春磊
创建于2022-10-06
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目前国内矿井为了提高瓦斯抽采钻孔周围煤体的透气性,常采用水力化增透、孔内高压水械造穴等技术来实现煤体卸压增透。水力化增透如水力割缝、水力冲孔造穴等是一种有效的煤层增透技术,它使用高压水射流冲击破碎钻孔周围煤体,使钻孔周围形成空洞,实现煤体卸压,释放大量瓦斯。孔内高压机械造穴是利用高压泵和高压密封钻杆向扩孔装置提供高压液体驱动机械扩孔装置张开来进行造穴。水力化增透和孔内高压机械造穴技术在提高煤层透气性方面取得了一定的效果,但使用中也存在诸多问题,主要表现在:上述两种造穴增透工艺均需要通过高压泵和高压密封钻杆向钻孔内输送高压流体作为动力,其施工过程全程处于高压状态,作业危险系数高,钻杆接头密封圈易损坏,频繁更换影响施工效率,且一旦出现泄漏,孔内流体将不能形成高压,无法实施水力化增透或机械扩孔施工;需要结构复杂的高低压转换阀来实现正常钻进和扩孔两个过程的供液问题,高低压转换阀主要通过弹簧调节转换压力,易出现压力控制不精准、压力流体流失、可靠性低等问题;高压水射流冲孔造穴期间产渣量和瓦斯涌出量不可控,钻孔局部垮落导致排渣通道堵塞时,钻孔内将积聚大量瓦斯和高压流体,钻孔突然疏通时,极易发生喷孔瓦斯超限事故。



因此,针对水力化增透和孔内高压机械造穴技术存在的问题,需对突出煤层瓦斯抽采钻孔造穴增透装备进行创新,研发性能可靠、施工效率高、造穴过程可控的瓦斯增透机械装备并进行现场效果检验。

基于以上产品使用背景,我公司自主研发了机械造穴装备,

其主要性能、技术优势在于:

①设备减少,工艺简单。不使用高压清水泵,节约一名清水泵司机,节约高压清水泵设备成本、配件费及运行电费;造穴过程高于高压清水泵所有相关环节,工艺简单。

②结构轻便、安全可靠。注水器及传动组件只需一人安装,节省人工劳动力,操作台可远程操控,提升安全保障。方便井下工人操作;施工过程中不使用高压水可防止水裹瓦斯引起的打钻预警现象。

③用水量低、效益明显。机械造穴单穴用水量仅为水力造穴的28.9%,可节约水费、排污电费、污水处理费等;截流少可保障掘进迎头的静压水压力达标,提升掘进效率;排水量小,可促进工作面的安全生产标准化工作提升。

④速度较快、效率提升。顺层钻孔水力造穴单穴时间约为75-90分钟,机械造穴可提升效率约20-30分钟;

⑤成孔良好、利于抽采。施工过程中未使用高压水对孔壁进行破坏,孔壁光滑规则不易塌孔。后期维护工程量低且高浓度抽采持续时间长。


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