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煤矿下斜钻孔用水力冲孔器流体力学分析与结构优化

2021-05-19高晓亮邵国杰

煤炭工程 2021年5期

高晓亮,邵国杰,伍 涛,朱 宁

(中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西 西安 710077)

为保证煤矿巷道,尤其是煤层巷道的掘进安全,在煤巷掘进前通常采用超前钻孔的方法对拟掘进煤层进行应力释放、消突以及瓦斯抽采等工作。为进一步消除松软突出煤层煤与瓦斯突出危害,目前常采用水力冲孔的方法进行煤层消突、增透,以快速消除突出煤层的突出危险性,有效地解决煤矿生产与安全的矛盾。

水力冲孔技术是以煤柱或岩柱作为安全屏障,利用高压水射流,冲出煤层中的大量煤体和释放出部分瓦斯,使得煤层得以释放瓦斯压力和瓦斯含量;同时孔道周围煤体激烈向孔道方向位移,在随后的抽放过程中,煤层瓦斯含量会逐渐降低,同时煤层会逐渐地变形,逐渐释放瓦斯压力和地应力,随着瓦斯含量和应力降低,煤层的透气性逐渐增高,更加容易抽出煤层中的瓦斯,逐渐达到消除突出煤层危险性[1]。

但是普通水力冲孔钻具在施工过程中需要钻孔完成后提钻并重新下入冲孔钻具进行冲孔,辅助作业时间长,工人劳动强度大。因此,中煤科工集团西安研究院有限公司开发了随钻型水力冲孔器,通过可调式高低压转换机构将水力冲孔器分为两个状态,即钻进状态与冲孔状态,在小泵量下进行钻孔钻进,大泵量下水力推动高低压转换机构,进行水力冲孔施工。目前该水力冲孔器在淮南、山西等地进行推广试验,取得了良好的应用效果[2-4]。……

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