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高壓水射流擴孔技術(shù)在丁集煤礦的瓦斯抽放效果分析
時(shí)間:2013-07-30 來(lái)源: 北京德高潔清潔設備有限公司
之前我們進(jìn)行了《丁集煤礦高壓水射流擴孔試驗》,其高壓水射流擴孔施工工藝為,首先在鉆場(chǎng)施工Φ75 mm或Φ89 mm的小孔徑普通鉆孔,穿透全煤層后撤鉆,將高壓水射流裝置送入鉆孔煤層位置進(jìn)行高壓水射流擴孔切割,高壓水會(huì )在高速旋轉中將媒體逐層切割下來(lái),煤屑通過(guò)排渣噴嘴從鉆孔內排出,幾乎沒(méi)有煤屑排出時(shí)即可停止擴孔。以下我們主要介紹高壓水射流擴孔技術(shù)在丁集煤礦的瓦斯抽放效果。
一、瓦斯含量壓力及透氣性系數測定
各鉆孔在施工時(shí)進(jìn)入煤層后我們取煤樣通過(guò)現場(chǎng)解吸、回歸計算、實(shí)驗室解吸測得其解吸量、損失量、殘存量,從而得到煤樣的原始瓦斯含量。測定結果見(jiàn)下表。
各鉆孔煤樣瓦斯含量測定結果 | |||||||
鉆孔號 | 煤樣質(zhì)量/g | 解吸量/m³•(t•r)-1 | 損失量/m³•(t•r)-1 | 殘存量/m³•(t•r)-1 | 瓦斯含量 | ||
原煤 | 可燃質(zhì) | /m³•(t•r)-1 | /m³•t-1 | ||||
1# | 198.00 | 165.14 | 3.04 | 1.28 | 6.81 | 11.12 | 9.28 |
2# | 188.00 | 156.26 | 2.68 | 1.56 | 7.24 | 11.48 | 9.54 |
3# | 192.00 | 160.23 | 3.00 | 1.21 | 7.06 | 11.67 | 9.41 |
4# | 190.00 | 159.76 | 2.98 | 0.99 | 7.01 | 10.98 | 9.23 |
從上表可以看出,在考察研究之前測定的實(shí)驗區各鉆孔內11-2煤層瓦斯含量基本相等。表明實(shí)驗區11-2煤層瓦斯含量分布均勻。
3#、4#鉆孔擴孔后將4個(gè)鉆孔均并列插入20m長(cháng)和2m長(cháng)2根Φ159mm鍍鋅鐵管,分別作為測壓管和注漿管,用快干水泥、木楔將2根鍍鋅管密實(shí)固定在鉆孔孔口位置,通過(guò)注漿管向鉆孔內注水泥漿,直到水泥漿從測壓管管口流出后,即停止注漿。等48小時(shí)水泥硬化后,在測壓管外口處接入壓力表,進(jìn)行被動(dòng)測壓。經(jīng)過(guò)21天的測壓周期,我們發(fā)現各鉆孔瓦斯壓力穩定不再上升,最終測得1#、2#鉆孔瓦斯壓力為0.9 MPa,3#鉆孔瓦斯壓力為0.8 MPa,4#鉆孔瓦斯壓力為0.85 MPa。據此可以判斷,試驗區域11-2煤層瓦斯壓力分布基本均勻。
壓力穩定后將壓力表拆下,利用ZLD-2多級流量計連續9天測定各鉆孔瓦斯流量,并計算得到各鉆孔處煤層的透氣性系數,1#、2#、3#、4#鉆孔所測得結果分別為0.301、0.397、2.055、1.961 m²/(MPa²•d)。
高壓水射流擴孔前11-2煤層平均透氣性系數為0.349 m²/(MPa²•d);擴孔后11-2煤層平均透氣性系數為2.008 m²/(MPa²•d)。擴孔后是擴孔前的5.75倍。這表明高壓水射流擴孔可有效提高煤層透氣性。
二、抽放效果檢測
流量測定結束后,1#、2# 鉆孔為第一組,3#、4# 鉆孔為第二組分別通過(guò)高壓膠管接入抽放管路進(jìn)行抽放。
在2組抽放鉆孔接入抽放管路的位置各留測量孔接入溫度傳感器、流量傳感器、負壓傳感器、甲烷濃度傳感器連續15天監測抽放參數,由監測結果可以看到,第二組鉆孔抽放瓦斯濃度較第一組稍高,平均流量第二組是第一組的3.5倍,15天累計抽放標態(tài)下第二組瓦斯濃度是第一組鉆孔的4.1倍。
三、殘余瓦斯壓力測定及殘余瓦斯含量計算
抽放15天后,將抽放高壓膠管拆下,重新在4個(gè)鉆孔的測壓管外口安裝壓力表,測定抽放15天后的殘余瓦斯壓力。
經(jīng)過(guò)15天抽放后,1#、2#鉆孔殘余瓦斯壓力均為0.8 MPa,較抽放前均下降了0.1 MPa;3# 鉆孔殘余瓦斯壓力0.5 MPa,4 #鉆孔殘余瓦斯壓力0.55 MPa,較抽放前均下降了0.3 MPa,且均低于了0.74 MPa。顯然,抽放鉆孔經(jīng)高壓水射流擴孔后抽放效果明顯提高。
根據11-2煤層吸附曲線(xiàn),由各鉆孔瓦斯壓力值計算煤層瓦斯含量,1#、2#鉆孔處煤樣殘余瓦斯含量為8.92 m³/t,依然大于8 m³/t。3#鉆孔處煤樣殘余瓦斯含量為6.83 m³/t,4#鉆孔煤樣殘余瓦斯含量為7.24 m³/t,均低于8 m³/t。
據以上分析,我們可以看出在同樣的基礎條件下,經(jīng)高壓水射流擴孔的鉆孔在抽放15天后,使其影響范圍內的瓦斯壓力、瓦斯含量均降低到突出指標以下。這說(shuō)明高壓水射流對于提高鉆孔的瓦斯抽放效率、增加煤層的透氣性、降低瓦斯壓力和含量具有非常好的效果。
- 標簽:
- 丁集煤礦
- 瓦斯抽放
- 效果分析
- 高壓水射流擴孔技術(shù)
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