丁集煤礦高壓水射流擴(kuò)孔試驗(yàn)分析

    時間:2013-07-23 13:22:35作者:LeeZhou來源:德高潔清潔設(shè)備分享到:QQ空間新浪微博騰訊微博人人網(wǎng)微信

    丁集煤礦屬高瓦斯礦井,我們依據(jù)先抽后采的原則,在西一采區(qū)開掘低抽巷對其上部煤層進(jìn)行了瓦斯抽放。西一采區(qū)低抽巷上方平均25 m為11-2煤層。為了準(zhǔn)確考察研究高壓水射流的擴(kuò)孔效果及對抽放效果和煤層瓦斯參數(shù)的影響,我們把試驗(yàn)場地選擇在西一采區(qū)低抽巷主抽放管道的近末端位置,以便準(zhǔn)確測定抽放鉆孔的抽放參數(shù)。
     
    高壓水射流擴(kuò)孔研究鉆孔布置圖

    上圖為鉆孔布置。

    首先我們在西一采區(qū)低抽巷420m和400m處分別施工2組鉆孔,每組2個鉆孔,1#鉆孔與2#鉆孔開孔距離2m,見煤點(diǎn)距離10m,2#鉆孔與4#鉆孔開孔距離2m,見煤點(diǎn)距離11m,鉆頭穿透11-2煤層進(jìn)入煤層頂板0.5m停鉆,各鉆孔詳細(xì)參數(shù)見下表。
     

    考察鉆孔參數(shù)

    鉆孔編號

    組別

    施工傾角/( °)

    方位角/( °)

    鉆孔深度/m

    穿透煤層厚度/m

    1#

    第一組

    60

    200

    36

    5.0

    2#

    65

    240

    35

    4.8

    3#

    第二組

    65

    205

    38

    4.6

    4#

    65

    240

    40

    5.0


    由于嚴(yán)格按照鉆孔參數(shù)的設(shè)計施工,因此基本可以保證在高壓水射流擴(kuò)孔之前第一組與第二組的煤層孔總長度相等,為以后對比提供了相同的基礎(chǔ)條件。而后,在4個鉆孔施工的過程中,我們分別收集了每個鉆孔的煤屑,稱重后密封保存。之后利用高壓水射流裝置對3#、4#鉆孔進(jìn)行擴(kuò)孔施工,分別收集煤屑,稱重后密封保存。最后再利用烘干設(shè)備對每一份煤屑進(jìn)行烘干處理,再稱重。詳細(xì)數(shù)據(jù)請見下表。
     

    鉆孔排出煤屑質(zhì)量表

    煤屑源

    烘干前質(zhì)量/kg

    烘干后質(zhì)量/kg

    1#

    106

    64

    2#

    102

    61

    3#

    110

    65

    4#

    118

    70

    3#擴(kuò)孔

    1390

    1080

    4#擴(kuò)孔

    1220

    908


    從上表可以看出,4個鉆孔在用Φ89mm鉆頭施工過程中所排煤屑量基本相等,3#、4#鉆孔擴(kuò)孔所排煤屑為本鉆孔普通施工中所排煤屑的15.4倍和13倍。

    鉆孔煤層經(jīng)擴(kuò)孔后仍為圓柱體,則可得出如下公式:

    煤的質(zhì)量表達(dá)式

    上述公式中,M —煤的質(zhì)量,kg;
                        V —煤的體積,m³;
                        r —鉆孔半徑,m;
                        h —鉆孔長度,m;
                        ρp —煤的視密度,取1.4t/m³。

    3#鉆孔在鉆孔施工過程中排出煤屑65 kg,4#鉆孔在鉆孔施工過程中排出煤屑為70 kg;而3#鉆孔在擴(kuò)孔過程中排出煤屑1080 kg,4#鉆孔在擴(kuò)孔過程中排出煤屑908 kg,把擴(kuò)孔前和擴(kuò)孔后所排煤屑的數(shù)據(jù)代入上式則可以得出擴(kuò)孔后3#、4#鉆孔煤層部分直徑,分別為0.422 m、0.374 m。

    綜上所述,我們可以看出3#、4#鉆孔經(jīng)高壓水射流擴(kuò)孔后煤層部分直徑分別為原來的9.5倍和8.4倍。

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