青东煤矿突出煤层水力冲孔消突试验研究

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在我国煤炭井工开采的比例比较高,随着井工开采深度的增加,我国煤矿安全生产将面临地应力升高、瓦斯压力增大等严峻问题。针对青东煤矿松软低透气性煤层,煤体松软,煤体破坏程度较高,煤体透气性较差等特点,采用传统防突措施,现场抽排效果不佳,给现场煤与瓦斯突出防治工作带来诸多困难,因此采取水力冲孔措施提高煤体透气性,提高瓦斯抽采效率是防治煤与瓦斯突出、提高煤炭安全高效开采行之有效的方法。本文在分析水力冲孔过程动力特性、影响水射流破煤因素的基础上,利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟对水射流侵蚀煤体动态过程分析,并分析计算水力冲孔对钻孔周围煤体的应力、应变变化影响。在青东煤矿728工作面顶板岩巷实施水力冲孔措施工业试验,平均单孔冲煤量1.3t,水力冲孔前后钻孔直径扩大到593.4mm,较冲孔前增大6.3倍。对水力冲孔后瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采纯量考察,单孔最大瓦斯浓度冲孔后峰值6.53%,较冲孔前平均值提高6.5倍;最大瓦斯抽采纯流量冲孔后最高值0.4m3/min,比冲孔前增加0.33m3/min,提高5.7倍;试验区最大残余瓦斯压力0.21MPa,最大残余瓦斯含量3.17m3/t,验证水力冲孔的卸压增透效果。结合在煤巷工作面掘进过程中的钻屑瓦斯解吸指标K1(mL/gmin1/2)最大值为0.11,最大钻屑量Smax(Kg)最大值为3.9,⊿h2(Pa)最大值为80,瓦斯放散初速度△p最大值为8mmHg,煤体坚固性系数大于0.7等突出指标进行了分析,顶板巷下向钻孔水力冲孔消突效果显著,该技术为82采区的728工作面投产节省了时间,经济效益显著。
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