丁集煤（méi）礦高壓水射流擴孔試驗分析

丁集煤礦屬高瓦斯礦井，我們依據先抽後采的原則，在西一采區開掘低抽巷對（duì）其上部煤層進行了（le）瓦斯抽放。西一采區（qū）低抽巷上方平均（jun1）25 m為11－2煤層（céng）。為了準（zhǔn）確考（kǎo）察研究高壓水射流（liú）的擴孔效果及（jí）對抽（chōu）放效果和煤層瓦斯（sī）參數的影響，我們把試驗場地選擇在西一采區低抽巷主抽放管道的近末端位置，以便準確測定抽放（fàng）鑽孔（kǒng）的抽放參（cān）數。
 
上（shàng）圖為鑽孔布置。

首先我們在西一采區低抽巷420m和400m處分別（bié）施工2組鑽孔，每組2個鑽孔，1#鑽孔與2#鑽孔開孔距離2m，見煤點距離（lí）10m，2#鑽孔與4#鑽（zuàn）孔開孔距離2m，見煤點距離11m，鑽頭穿透11－2煤層進入（rù）煤層頂板0.5m停鑽，各鑽（zuàn）孔詳細參數見下表。
 

考察鑽孔參數
鑽孔編號（hào）	組別	施工傾角/( °)	方位（wèi）角/( °)	鑽孔（kǒng）深度（dù）/m	穿透煤層（céng）厚度/m
1#	第一組	60	200	36	5.0
2#		65	240	35	4.8
3#	第二（èr）組	65	205	38	4.6
4#		65	240	40	5.0

由於嚴格按照鑽孔參（cān）數的設計施工，因此基本可以保證在高壓水射流擴孔之前（qián）第一（yī）組與（yǔ）第二組的煤（méi）層孔總長度相等，為以（yǐ）後對比提（tí）供（gòng）了相同的基礎條件。而後，在（zài）4個鑽孔（kǒng）施工的過程中，我們分別（bié）收集了每個（gè）鑽孔的煤屑，稱重後密封保存。之後利用高壓（yā）水（shuǐ）射流裝置對3#、4#鑽孔進行擴（kuò）孔（kǒng）施工，分別收集煤屑，稱重（chóng）後密封保存。最後再利用烘幹設（shè）備對每一份（fèn）煤（méi）屑進行烘幹處理，再稱重。詳細數據請見下表。
 

鑽孔排出（chū）煤（méi）屑（xiè）質量表
煤屑源	烘幹前質量/kg	烘幹（gàn）後質量/kg
1#	106	64
2#	102	61
3#	110	65
4#	118	70
3#擴孔	1390	1080
4#擴孔	1220	908

從上表可以看出（chū），4個鑽孔在用Φ89mm鑽頭施工過程中所排煤屑量基本相等，3#、4#鑽孔擴孔所排煤（méi）屑為本鑽孔普通施工中所排煤屑的15.4倍和13倍。

鑽（zuàn）孔煤層經擴孔後仍（réng）為圓柱體，則可得出如下（xià）公式：



上述公式中，M —煤的（de）質量，kg；
                    V —煤的體積，m³；
                    r —鑽（zuàn）孔半徑，m；
                    h —鑽孔長度，m；
                    ρ_p —煤的視密度，取1.4t/m³。

3#鑽孔在鑽孔施工過程中排出煤屑65 kg，4#鑽孔在鑽孔施工過程中排出煤屑（xiè）為70 kg；而3#鑽孔在擴（kuò）孔過程中排出（chū）煤屑1080 kg，4#鑽孔在擴孔過程中排出煤屑908 kg，把擴孔前和（hé）擴孔後所排煤屑的數據代入上式則可以得出擴孔後（hòu）3#、4#鑽孔煤層部分直徑，分（fèn）別為0.422 m、0.374 m。

綜上所述，我們（men）可以看（kàn）出3#、4#鑽孔經高壓水射流擴孔後煤層部分直徑分別（bié）為原來的9.5倍和8.4倍。