摘要
随着社会经济快速发展，我国对煤炭能源的需求日益增加，采掘面也随之不断向下延伸，以致煤层瓦斯含量和压力不断增高、透气性逐渐降低，瓦斯突出灾害发生几率大大增加，对煤矿井下作业人员生命财产安全造成巨大威胁。瓦斯抽采可以降低瓦斯灾害事故发生的概率，又能对抽采出来的瓦斯进行二次利用，是井下煤矿开采时必不可少的一个重要环节。相对与其他国家，我国煤层的透气性比较低，这使得瓦斯抽采的难度进一步提高。因此，研究低透气性突出煤层的卸压增透技术，提高瓦斯抽采效率，消除突出危险性具有重要意义。 本文为解决低透气性突出煤层瓦斯抽采效率低的问题，以东庞矿21212工作面的瓦斯预抽工艺为研究背景，采用现场调研、理论分析、实验研究、数值模拟以及现场试验等综合方法对高压水力割缝技术及其增透卸压机理进行了研究，得出以下结论： （1）从水射流的结构与特征、水射流的破煤机理两方面研究了高压水力割缝的破煤机理，进而从割缝周围围岩应力的分布和煤体的渗透性研究了高压水力割缝的增透卸压机制，为后续研究提供理论支持；在东庞矿21212工作面取深部煤层岩样，并制备成标准试件，通过三轴力学实验研究分析，得到煤岩的基础力学参数，为后续研究提供技术支撑。 （2）基于Flac3D有限分析软件对东庞矿21212工作面水力割缝进行数值模拟，对比分析不同条件下水力割缝的卸压增透效果，得到高压水力割缝工艺的最优参数。当水射流压力为30MPa、割缝宽度为0.4m、割缝间距为3.5m时，高压水里割缝的增透卸压效果最佳，并在现场进行试验验证。 （3）在东庞矿21212工作面进行水力割缝试验，为验证水力割缝抽采效果，对水力割缝的抽采瓦斯浓度和抽采瓦斯浓度进行验证。采用瓦斯压力下降法对其有效抽采半径进行验证，进行拟合得到有效抽采半径与抽采时间的关系曲线。结合现实情况和施工成本，选取囊袋式两堵一注、封孔长度不低于10m、全程下筛管，抽采负压不小于13kPa，水射流压力为30MPa，割缝宽度为0.4m，割缝间距为3.5m，出煤量为5m3，抽采时间为60d，钻孔布置间距为7.7m的方案作为东庞矿高压水力割缝正式施工的工艺方案。该方案的抽采效果的十分显著，抽采的瓦斯浓度提高了4倍，瓦斯纯量提高了2倍，极大的提高抽采效率，已经满足该区域的消突要求。
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