超高压水力割缝煤层增透成套装置研制及应用
张永将
陆占金
1.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆 4000372.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆 400037
摘要：现有割缝(扩孔)装置对于中硬或坚硬煤层割缝效率低,配套安全防护措施相对较少,未能实现远程操控割缝作业.为了解决中硬或坚硬煤层安全、高效割缝增透难题,亟需研制更高压力的割缝成套装置.在综合考虑设备效率、割缝深度及割缝排渣所需流量的基础上,研制了高压清水泵;通过分析钻孔流场分布规律,依据水射流理论,研制了高低压转换割缝器;依据钻孔排渣原理,采用整体加工工艺,研制了浅螺旋整体钻杆;依据窄缝黏性流体流动理论,采用间隙密封设计,研制了超高压旋转水尾;基于煤矿井下巷道条件的多变性,根据高压清水泵的额定压力、额定流量确定了溢流阀的设计要求,研制了高压远程操作台;综合分析耐压性及远距离割缝作业沿程阻力损失,研制了超高压液压软管.通过关键部件的研制,成功研制了ZGF-100(A)型超高压水力割缝装置,成套装置工作压力达100 MPa,具备钻割一体化功能,可实现100 m以上远程操控,并配套研制了安全防护装置,形成了超高压水力传输的安全防护系统,同时,对成套装置空载运行、工作压力、工作流量、密封性能、耐压性能等8项内容进行了安全检测,检测内容均符合国家相关检测要求.现场应用结果表明:采用超高压水力割缝装置对煤层进行卸压增透,穿层钻孔割缝平均单刀出煤量0.85 t,割缝半径1.78～2.18 m,可提高钻孔瓦斯抽采纯量2.0倍以上,缩短抽采达标时间50％以上;顺层钻孔在钻孔工程量减少47％条件下,单孔抽采纯量提高2.0～2.5倍,缩短掘进循环施工周期60％以上,说明该方法割缝效率高,割缝后煤层卸压增透效果显著.
关键词：超高压水力割缝钻割一体化远程操控瓦斯抽采抽采达标
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804206)天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项资助项目(2018-TD-MS076)中煤科工集团重庆研究院有限公司专项资助项目(2019YBXM31)
论文发表日期：2020-10-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 97-104 )
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