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丁集煤礦高壓水射流擴(kuò)孔試驗(yàn)分析
時(shí)間:2013-07-23 來(lái)源: 北京德高潔清潔設(shè)備有限公司
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(kāi)掘低抽巷對(duì)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(duì)抽放效果和煤層瓦斯參數(shù)的影響,我們把試驗(yàn)場(chǎng)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(cè)定抽放鉆孔的抽放參數(shù)。
上圖為鉆孔布置。
首先我們?cè)谖饕徊蓞^(qū)低抽巷420m和400m處分別施工2組鉆孔,每組2個(gè)鉆孔,1#鉆孔與2#鉆孔開(kāi)孔距離2m,見(jiàn)煤點(diǎn)距離10m,2#鉆孔與4#鉆孔開(kāi)孔距離2m,見(jiàn)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(jiàn)下表。
考察鉆孔參數(shù) | |||||
鉆孔編號(hào) | 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(jì)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(zhǎng)度相等,為以后對(duì)比提供了相同的基礎(chǔ)條件。而后,在4個(gè)鉆孔施工的過(guò)程中,我們分別收集了每個(gè)鉆孔的煤屑,稱重后密封保存。之后利用高壓水射流裝置對(duì)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(duì)每一份煤屑進(jìn)行烘干處理,再稱重。詳細(xì)數(shù)據(jù)請(qǐng)見(jiàn)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(gè)鉆孔在用Φ89mm鉆頭施工過(guò)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:
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(zhǎng)度,m;
—煤的視密度,取1.4t/m³。
V —煤的體積,m³;
r —鉆孔半徑,m;
h —鉆孔長(zhǎng)度,m;
—煤的視密度,取1.4t/m³。
3#鉆孔在鉆孔施工過(guò)程中排出煤屑65kg,4#鉆孔在鉆孔施工過(guò)程中排出煤屑為70kg;而3#鉆孔在擴(kuò)孔過(guò)程中排出煤屑1080kg,4#鉆孔在擴(kuò)孔過(guò)程中排出煤屑908kg,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0.422m、0.374m。
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(lái)的9.5倍和8.4倍。
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