高壓水力割縫是將水用高壓輸水泵增壓,然后通過高壓輸水管路、鉆桿、專用割縫器將高壓水形成一股高壓水射流,通過鉆桿的旋轉(zhuǎn)作用帶動(dòng)高壓水射流在鉆孔內(nèi)對(duì)煤巖體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切割破碎,從而對(duì)周圍煤巖體進(jìn)行局部卸壓增透。
高壓水力割縫切割處理煤層主要是利用高壓水射流沿孔對(duì)周圍煤層進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切割,在鉆孔周圍煤層內(nèi)形成相對(duì)均勻卸壓區(qū)的卸壓措施。在鉆孔中利用高壓水的沖擊能力對(duì)煤體割縫,會(huì)將鉆孔周圍煤體破壞,并利用水流將切割下來的煤體排出孔外,在煤層內(nèi)形成一個(gè)具有一定寬度和深度的卸壓區(qū),割縫卸壓區(qū)影響范圍內(nèi)的煤層在外力作用下產(chǎn)生不均勻的變形和破壞,使周圍煤體發(fā)生激烈的位移和膨脹,在煤層內(nèi)部中生成了后生裂隙,增加了煤體中的裂隙,改變了煤體的原始應(yīng)力和裂隙狀況,改善了煤層中的瓦斯流動(dòng)狀態(tài),為瓦斯的解吸和流動(dòng)提供通道,進(jìn)而增強(qiáng)煤層的透氣性,為瓦斯的抽排提供了有利條件[2-4]。同時(shí),隨著煤體的破裂及孔隙率增大,原始煤體的吸附瓦斯轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x瓦斯,煤體瓦斯解吸率提高,有利于煤層瓦斯的高效抽采,快速消除煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性。
高壓水力割縫系統(tǒng)主要由三部分組成:①高壓注水泵站(含高壓注水泵、水箱和控制箱等),其主要作用是為水力割縫持續(xù)提供高壓水;②鉆機(jī)、高壓密封鉆桿、鉆頭及附屬設(shè)備,其作用是實(shí)現(xiàn)鉆孔的施工以及輸送割縫器到煤層割縫位置;③配套的鉆割一體割縫器、高壓水管等設(shè)備及配件,主要作用是輸送高壓水并形成可以對(duì)煤體進(jìn)行切割作用的高壓水射流。水力割縫系統(tǒng)如圖1所示。
(1)瓦斯預(yù)抽鉆孔高壓水力割縫后,單孔平均瓦斯抽采濃度和單孔平均瓦斯抽采純量相對(duì)于未割縫預(yù)抽鉆孔均大幅增加,平均增幅分別達(dá)到2.12倍和2.31倍,并且煤層殘余瓦斯含量抽采達(dá)標(biāo)時(shí)問至少縮短了57%}高壓水力割縫增透技術(shù)預(yù)抽煤層瓦斯有利于提高瓦斯抽采率、減少抽采時(shí)問、縮短瓦斯治理周期,有利于刁’一井采掘接替工作,優(yōu)化刁’一井采掘部署。
(2)對(duì)煤層瓦斯預(yù)抽鉆孔實(shí)施水力割縫后,使煤層透氣性增加,是實(shí)現(xiàn)松軟低透氣煤層快速、安全完成瓦斯治理工作的技術(shù)措施,有利于優(yōu)化刁’一井采掘部署,具有很好的安全和經(jīng)濟(jì)效益。
(3)在水力割縫施工中由于高壓水射流破碎煤體,使得鉆孔內(nèi)煤層游離瓦斯快速釋放,造成水力割縫現(xiàn)場瓦斯量急劇增大,應(yīng)加強(qiáng)施工現(xiàn)場瓦斯檢查工作,并采取措施防止由于噴孔等原因造成瓦斯事故。