张可

摘要：为了提高煤层透气性和瓦斯预抽效果，加快瓦斯抽采达标进程，决定在石门揭煤、掘进条带穿层、穿层网格等瓦斯抽采钻孔施工过程中全面推广应用高压水力割缝增透技术，文章对其应用进行分析。

关键词：高压水利割缝；瓦斯预抽；透气性

中图分类号：TD712.6文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0176-01

高压水力割缝原理是利用乳化液泵将水进行加压，通过钻杆送入切割喷嘴，再通过切割喷嘴喷出形成脉动水线切放煤层，形成缝隙，它的直径深度可达2 m，从而增加了煤层的透气通道和暴露面积，加大了煤层的透气性，加快了煤层内瓦斯的抽出，实现快速有效的消突作业。

1高压水力割缝技术原理

高压水力割缝技术是一种具有压力脉冲特性、自激空化特性和切割破碎煤岩特性的新型射流形式，能以高度聚能的射流束在煤岩上产生冲蚀、空化来实现对煤岩的切割破碎。利用高压水力割缝在低透气性煤体中钻深孔、切缝能够增大煤层瓦斯涌出自由面，促使煤体大范围快速卸压，提高煤层透气性。同时高压水力割缝的压力脉动冲击在钻孔、煤缝隙周围煤体中产生交变应力，促使煤体动力致裂，激发裂隙连通，进一步增强煤层透气性及瓦斯解析；且高压水力割缝空化效应产生的瞬时高压和空化声振，进一步强化吸附瓦斯解析。高压水力冲孔增透技术是利用高压水力冲孔对煤层（坚硬和软弱煤层）固有的瓦斯抽放孔内进行切割，沿抽放孔形成人工裂隙，从而提高煤层透气性和减小煤层内部压力，以达到提高瓦斯抽放效率和防止瓦斯突出的目的。

高压水力冲孔割缝是对透气性系数低、原始瓦斯含量大的煤层进行预前割缝。这种方法是在煤层中先打瓦斯抽放钻孔，然后在钻孔内利用高压水射流沿孔对煤体进行切割，在钻孔两侧形成一条具有一定宽度和深度的扁平缝槽，利用水流将切割下来的煤体排出孔外，煤层在底层压力下产生不均匀的变形和破坏，是钻孔之间相互贯通，其目的是为了提高煤层的透气性，为瓦斯的解析和流动提供通道。高压水射流割缝所形成较深的卸压、排瓦斯钻孔槽，能使煤层的煤体物理性质发生改变，原始应力重新分布进而增强煤层的透气性。一般情况下，坚硬煤层的透气性都很低，低透气性煤层内部孔隙和裂隙都很小。为了增大煤体的透气性系数，可以人为地采取措施在煤层中制造空隙，沟通及扩展煤层内部的裂隙网。对于单一煤层而言，则只有在煤层内部采取措施，张开原有裂隙、产生新裂隙以及局部卸压，进而改善煤层的透气性。采用高压水射流割缝措施后，首先增加了煤体的暴露面积，且扁平缝槽相当于在局部范围内开采了一层极薄的保护层，达到层内的自我解放，给煤层内部卸压、瓦斯释放和流动创造了良好的条件，其结果是缝槽上下的煤体在一定范围内得到较充分的卸压，增大了煤层的透气性能，使缝槽周围的煤体向缝槽产生一定的移动，因而更扩大了缝槽卸压、排放瓦斯的范围，从而达到防突的目的。由于高压水射流割缝的切割、冲击作用，钻孔周围一部分煤体被高压水击落冲走，形成扁平缝槽空间，这一缝槽可以使周围煤体发生激烈的位移和膨胀，增加了煤体中的裂隙，改变了煤体的原始应力和裂隙状况，明显改善了煤层中的瓦斯流动状态，为瓦斯的抽排提供了有利条件，从而大大提高低透气性煤层透气性，实现快速高效抽采。

2高压水力割缝主要设备

①高压水力割缝系统主要设备、器材构成：高压乳化泵、钻机、高压脉冲水射流专用密封钻杆、钻割一体化钻头、高压密封输水器、高压输水管、密封圈、脚踏开关、减震压力表等。

②高压水力割缝系统装备连接如图1所示。高压水力冲孔增透防突技术是减少瓦斯隐患、提高抽放效率的新技术手段。该技术通过人为制造裂隙和高压注水作用，使煤层应力得到释放，增加和延深裂隙通道，从而大大提高煤层的透气性，促使煤体变硬。高压水射流增透防突技术既能提高瓦斯抽放效率，减少钻孔工程量，实现矿井瓦斯高效和快速抽放，又能为施工安全提供更可靠保证，是一项实效性强、推广应用价值大的新技术。

参考文献：

[1] 张国枢.通风安全学[M].北京:中国矿业大学出版社,2007.