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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
超高压水力割缝技术在中等硬度低透气性煤层的应用
  • Title

    Application of ultra-high pressure hydraulic slotting technology in medium hardness and low permeability coal seam

  • 作者

    唐永志李 平朱贵旺陈 建陈德忠丰安祥唐志华杨 洋叶 敏

  • Author

    TANG Yongzhi , LI Ping , ZHU Guiwang , CHEN Jian , CHEN Dezhong , FENG Anxiang, TANG Zhihua , YANG Yang , YE Min

  • 单位

    煤矿瓦斯治理国家工程研究中心淮南矿业 (集团) 有限责任公司

  • Organization
    1.National Engneering Research Center for Coal Gas Control
    2.Huainan Mining (Group) Co., Ltd.,
  • 摘要

    为提高高瓦斯低透气性中硬煤层瓦斯预抽效率,探讨了水力冲孔、水力压裂、水力割缝增透技术适用条件和优缺点。基于超高压水力割缝技术原理,研制了一种穿层钻孔超高压水力割缝装置,主要由金刚石水力割缝钻头、水力割缝浅螺旋钻杆、超高压旋转换头、超高压清水泵、高低压转换器、超高压橡胶管等组成,水压达到60~100MPa,可实现钻进、切割一体化,使用简单方便。采用该装置在丁集煤矿1361(1)运输巷底板抽采巷11-2煤层穿层预抽钻孔中开展现场试验,煤层瓦斯压力1.43MPa,瓦斯含量为8.05m²t,透气性系数为0.013m²(MPar-d),煤层坚固性系数为0.79;1361(1)运输巷底板抽采巷11号~15号钻场区域单元长度227m,采用高压水力割缝增透措施,1361(1)运输巷底板抽采未6号~10号钻场区域单元长度213m,采用矿井低压水冲孔增透措施。结果表明:超高压水力割缝钻孔平均单刀割缝时间为10.7min,单刀出煤量为0.31t,等效割缝半径达1.38m,煤孔段割缝密度为1刀/m,平均每孔割缝2.6个;超高压水力割缝钻孔平均瓦斯抽采浓度56.97%,是低压冲孔的2.37倍;单孔平均瓦斯抽采纯量0.012m3mmin,是低压冲孔的2.99倍;瓦斯抽采达标时间约23d,分别比普通钻孔和水力冲孔技术抽采达标时间缩短了74.4%和54.9%。相较于普通钻孔和水力冲孔技术,超高压水力割缝技术在低透气性中硬煤层中瓦斯增透抽采效果更为理想。



  • Abstract

    In order to improve the gas pre-drainage efficiency of medium hard coal seam with high gas and low permeability, the applicable  conditions,  advantages  and  disadvantages  of  hydraulic  piercing,  hydraulic  fracturing  and  hydraulic  cutting  seam  anti-permeability technology were discussed. Based on the principle of ultra-high pressure hydraulic slotting technology, a kind of ultra-high pressure hydraulic slotting device for through-layer drilling is developed, it is mainly composed of diamond hydraulic slotting bit, shallow spiral drill pipe, ultra-high pressure rotary joint, ultra-high pressure clean water pump, high-low pressure converter, ultra-high pressure rubber pipe, etc. The water pressure reaches 60−100 MPa, which can realize the integration of drilling and cutting, and is simple and convenient to use. The device was used to carry out field tests in the pre-drainage boreholes of 11-2 coal seam through the floor roadway of 1361(1) haulage gateway in Dingji coal mine. The coal seam gas pressure was 1.43 MPa, the gas content was 8.05 m3 /t, and the gas permeability coefficient was 0.013 m2 / (MPa2 ·d), the coal seam firmness coefficient is 0.79; 1361(1) transportation roadway floor No.11−No.15 drilling area unit  length  227  meters,  using  high-pressure  hydraulic  slotting  anti-permeability  measures,  1361(1)  transportation  roadway  floor No.6—No.10 drilling area unit length 213 meters, anti-permeability measures of low-pressure water punching in coal mine. The results show that the average single-knife slitting time of ultra-high pressure hydraulic slitting drilling is 10.7 min, the single-knife coal output is 0.31 t, the equivalent slitting radius is 1.38 m, the slitting density of the coal hole section is 1 knife/m, and the average cutting rate per hole is The average gas drainage concentration of ultra-high pressure hydraulic slotted holes is 56.97%, which is 2.37 times that of low-pressure punching; The time to reach the standard is about 23 days, which is 74.4% and 54.9% shorter than that of ordinary drilling and hydraulic punching  technology  respectively.  Compared  with  ordinary  drilling  and  hydraulic  punching  technology,  ultra-high  pressure   hydraulic slotting technology is more ideal for gas drainage in low permeability medium-hard coal seams.

  • 关键词

    低透气性煤层中硬煤层超高压水力割缝水力冲孔抽采效果

  • KeyWords

    low permeability coal seam; medium hard coal seam; ultra high pressure hydraulic slotting; hydraulic punching; extraction effect

  • 基金项目(Foundation)
    国家科技重大专项资助项目 (2016ZX05068)
  • DOI
  • 引用格式
    唐永志,李 平,朱贵旺,等. 超高压水力割缝技术在中等硬度低透气性煤层的应用[J]. 煤炭科学技术,2022,50(12):43−49.
  • Citation
    TANG Yongzhi,LI Ping,ZHU Guiwang,et al. Application of ultra-high pressure hydraulic slotting technology in
    medium hardness and low permeability coal seam[J]. Coal Science and Technology,2022,50(12):43−49.
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