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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
顺层钻孔水力割缝煤渣运移及排渣工艺技术研究
  • 作者

    张永将季飞

  • 单位

    瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室中煤科工集团重庆研究院有限公司

  • 摘要

    由于钻孔排渣空间狭小、煤体颗粒易堆积等原因,顺层钻孔在水力割缝过程中容易出现喷孔、堵孔及抱钻等现象,严重影响顺层钻孔割缝施工成功率及安全性。针对以上问题,研究了顺层割缝钻孔钻进时的钻孔形态,通过分析钻孔下沉现象,将割缝钻孔分为加速下沉段、倾斜下沉段及开孔段3 个阶段,分析了各阶段钻孔堵孔模型及堵孔现象。研究得到割缝钻孔各阶段煤渣的运移情况:加速下沉段钻孔煤渣运移以水流升力及拖拽力为主,煤水混合两相流体通过钻杆旋转的扰动作用充分混合;倾斜下沉段则以钻杆外螺旋旋转动力为主带动煤渣运移。通过大量现场试验,得到了不同煤层坚固性系数条件下的割缝压力及钻杆转速参数。研究发现,随着煤层坚固性系数的增大其最优割缝压力随之增大,但合理钻杆转速随之减小,形成了包括合理选择割缝压力及钻杆转速参数、控制压力调节梯度、孔口返水返渣情况观测,以及延长割缝后低压洗孔时间等4 个方面措施的顺层钻孔割缝排渣工艺技术。现场试验结果表明,割缝排渣工艺技术能有效避免割缝堵孔风险,保障顺层钻孔割缝安全实施,提高割缝成功率,大幅提高钻孔瓦斯抽采效率,有效推进了顺层钻孔水力割缝卸压增透技术的应用。

  • 关键词

    瓦斯抽采水力割缝顺层钻孔钻孔排渣割缝压力钻杆转速

  • 基金项目(Foundation)
    天地科技股份有限公司重点项目(2021-2-TD-ZD008 ); 国家重点实验室开放基金项目(SKLMRDPC20KF01);区域创新发展联合基金重点项目 (U21A20110);重庆市英才计划项目( CQYC202103211);中煤科工集团重庆研究院有限公司一般项目(2020YBXM23)
  • 引用格式
    张永将,季飞.顺层钻孔水力割缝煤渣运移及排渣工艺技术研究[J].矿业安全与环保,2022,49(4):106-111.
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