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招贤矿业持续改进水力割缝技术保安全

作者:吴琼 2025-04-25 10:23 来源:煤矿安全网 矿业 水力 技术

  招贤矿业属于高瓦斯矿井,综放工作面回采期间两巷端头阶段性、大面积悬顶,极易造成上下隅角瓦斯聚集,影响工作面正常回采和安全生产。主要原因是煤层顶板自身坚硬不易垮落,工作面两巷采用锚杆、锚索支护,由于锚杆、锚索的悬吊作用,虽及时退锚剪网,但顶板强度呈增高趋势。

  为确保工作面回采期间两巷隅角顶板及时垮落,防止瓦斯超限事故的发生,招贤矿业在2306工作面、2302工作面先后采用水力割缝技术对两巷超前支护区域进行顶板预裂,通过设计、优化相关施工流程和割缝参数,最终使得顶板隅角及时垮落,保证了人员作业安全及矿井高效回采。

  钻孔水力割缝技术是通过在钻孔内运用高压水射流对钻孔周围的煤体进行切割,在钻孔周围形成缝槽,使煤层在地应力作用下发生变形和破坏,产生裂隙。由于高压水射流的冲击作用,钻孔周围部分岩体被破坏冲走,形成孔洞空间,增加煤层暴露面积和卸压范围,使煤体发生位移和膨胀,煤体膨胀变形使割缝影响范围扩大,裂隙增加,煤层透气性提高,煤层含水率增大,煤岩内应力降低,引起受压煤体裂隙张开,煤体硬度变弱,煤层开采后更易垮落。

  “原有锚索钻机钻孔施工后,因顶板潮湿,注水器深部割缝后不能拔出,造成设备零件损毁;深部堵孔,割缝器割缝长度未达到预期,施工效果不明显。割缝流程工艺繁琐,人员操作过程中存在较大安全隐患。”技术员介绍了改进前的水力割缝技术的弊端。

  水力割缝一体化设备由履带清水泵车、履带液压钻机、高压射流安全控制装置、高压密封水辫、高压密封钻杆、射流器、高压射流喷嘴、高压胶管等组成,可用于快速消突石门揭煤、穿层钻孔预抽煤巷条带(区域)瓦斯、顺层钻孔预抽工作面瓦斯等作业。在2306两巷水力割缝经验基础上,招贤矿业在2302工作面对现有水力割缝设备工艺进行调整优化,通过对水力割缝孔两巷开孔位置、钻孔规格等参数进行优化调整,2306工作面两巷共施工326个割缝孔,机巷240个,风巷86个;截至2025年4月3日,2302工作面两巷共施工49个割缝孔,机巷19个,风巷30个,两巷施工钻孔数量比例较之前提高,钻孔规格显著优化,两巷隅角顶板冒落较前工作面垮落更及时,保证了现场人员作业安全。

  在应用和实践中,两巷均采用CMS1-3300/45钻机施工钻孔并进行水力割缝,顶板冒落及时充分,设备需要回转空间小,装运方便,大大提高了钻孔、割缝安全性,将作业人员从劳动强度高、安全风险高的作业环境中解放出来,保障了日常施工期间安全。据统计,钻机早班施工3个割缝孔所需时间较以往缩短30min,避免了因设备原件极易损坏、二次加固等影响的风险,现场作业效率提升25%。

  通过采用新型钻机、根据现场采空区顶板冒落情况调整水力割缝孔间排距,优化施工流程参数,避免了施工工序繁琐及科学有效优化施工参数,提高了施工效率,符合矿井安全、健康、高质量发展的要求,为矿井今后类似情况提供了借鉴,值得推广。

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