水力冲孔提升'三软'煤层瓦斯抽采效率：现场试验与技术验证

本文主要探讨了在"三软"单一煤层中实施水力冲孔卸压增透的机理及其现场试验。"三软"煤层指的是具有低强度、低硬度和低坚固性的煤层，这类煤层瓦斯含量高，开采时易引发安全问题。水力冲孔作为一种有效的瓦斯抽采技术，通过在煤层中钻孔并注入高压水，利用水的冲击力释放和分散煤体内的应力，从而达到提高煤层渗透率的目的。 在实验研究中，作者通过应力应变-煤体结构-渗透率的耦合实验，揭示了煤层渗透率随煤体结构和应力变化的动态规律。研究发现，软煤在卸压过程中，其渗透性能有显著提升，这是因为卸压降低了煤体的抵抗能力，使得原本被封闭的裂隙得以扩大，提高了气体流动的空间。 作者进一步利用Hoek-Brown准则这一理论模型进行数值模拟，模拟结果显示，水力冲孔后煤层的卸压增透区域明显增大，这意味着在更大的范围内，瓦斯可以更有效地被抽采出来。这一理论预测为实际操作提供了重要的指导。 在实际应用层面，文章介绍了一种自主研发的"瓦斯抽采孔水力作业机"，该设备在郑煤集团大平煤矿21141底板抽放巷进行的现场试验中展现了优越性能。通过水力冲孔，不仅提升了抽采效率，还使得对已有老孔的修复成为可能，实现了安全和高效的操作。 现场试验的结果验证了所提理论和设备的实用价值，显著提高了"三软"煤层的瓦斯抽采效果。研究得出的结论对于优化"三软"煤层的开采技术和瓦斯治理策略具有重要意义，有助于保障煤炭开采过程中的安全，同时也有助于减少碳排放，实现绿色开采。