摘要：为解决底抽巷穿层预抽效果差，抽采评价周期长等问题，通过实施水力割缝卸压增透煤[]层可增加煤巷掘进范围内煤层的透气性，同时水力割缝卸压增透可降低掘进区域内煤层瓦斯压力，对煤巷掘进期间安全起到一定的作用。以淮沪煤电丁集煤矿1242（3）轨顺底抽巷穿层钻孔施工过程中采用中压水力割缝卸压增透煤层为工程实践，实施水力化增透措施后，抽采浓度明显增加，抽采纯量较之前增加一倍，且大大缩短单元评价周期，为工作面安全接替创造时间。
关键词：中压 水力割缝 卸压 增透
1 应用背景
随着采掘向矿井深部延伸，突出煤层瓦斯压力及含量逐渐增加，煤巷生产接替直接制约矿井的产量，同时也是煤与瓦斯突出灾害易于发生的井巷作业。生产矿井接替紧张，且大部分煤巷掘进均属于关键路线的节点工期作业，因此增透煤层，加强穿层钻孔抽采效果，保障煤巷安全高效掘进尤为重要。同时在矿井高瓦斯、高地应力、低透气性煤层特殊条件下，为解决底抽巷穿层预抽效果差，抽采评价周期长等问题，通过实施水力割缝卸压增透煤[]层可增加煤巷掘进范围内煤层的透气性，同时水力割缝卸压增透可降低掘进区域内煤层瓦斯压力，对煤巷掘进期间安全起到一定的作用。矿选取在1242（3）轨顺底抽巷穿层钻孔施工过程中采用中压水力割缝卸压增透煤层，取得较好效果，现就此项工作汇报如下：
2 巷道及岩性概况
1242（3）轨顺底抽巷全长343m，巷道宽4.4m，高3.4m，锚索网支护，巷道距13-1煤层法距约10.2～29.2m。13-1煤厚2.5～3.5m,平均2.8m，黑色，块状，含少量粉末状，属半亮型煤。13-1煤层底板为灰色泥岩、12煤（厚0.3m，与13-1煤间距约1.8m）、砂质泥岩与中细砂岩互层；直接顶板为泥岩（厚4.8m），向上为13-2煤（厚0.6m，与11-2煤间距约4.8m）。预计区域13-1煤原始瓦斯含量6.1m3/t，原始瓦斯压力1.0Mpa左右。
3 水力割缝的技术原理及装备
3.1技术原理
水力割缝装置作用机理是在高压旋转水射流的切割、冲击作用下，钻孔周围一部分煤体被高压水击落冲走，形成扁平缝槽空间，增加了煤体中的裂隙与煤体的暴露面积，缝槽上下的煤体在一定范围内得到卸压，增大煤层的透气性与钻孔瓦斯抽采半径。
3.2 水力割缝装备组成
3.2.1施工设备、钻具及水割缝设备
需要设备：钻机1台、Φ63.5mm/Φ73mm肋骨钻杆、Φ113mm、Φ133mm 复合片钻头、型号BZW-200/56(56MPa/ 200L/min)高压注水泵、Φ25mm、Φ51mm高压水管、矿自制水力割缝钻头及高压旋转密封输水器（高压水变头）
3.2.2 水力割缝系统装备连接示意图如下：
1—水箱；2—高压注水泵；3—高压截止阀；4—三通；5—压力表；6—高压旋转密封输水器；7—钻机；8—肋骨钻杆；9—水力割缝钻头
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4 中压水力割缝工艺流程
第一步：连接钻头、钻杆、普通水尾，使用静压水钻进至煤层顶板0.5m。
第二步：退钻至止煤点前1m位置，更换高压旋转水尾，连接高压清水泵。
第三步：开启高压清水泵，由低到高压，稳压在25～35MPa时正式进行中压水力割缝。由内向外每1m（或2m）割一刀，每刀割缝不小于10min。
第四步：孔口无明显返渣时，关闭高压清水泵，拆卸1根钻杆，重复上述步骤，直至完成煤段割缝作业。
5 中压水力割缝卸压增透现场试验情况
通风副总工程师在1242（3）轨顺底抽巷组织召开穿层钻孔水力割缝增透工作推进现场会。现场选取59组3#孔实施水力割缝增透，钻孔参数：方位180；倾角24°；实际见、止煤：35.8m-43.5m；孔深45m；穿煤长度7.7m。钻孔施工到位后，重新更换割缝钻头及水尾；割缝钻头下至见煤点后，每2m割1刀，共割3刀（割缝煤段长6m）、割缝压力15Mpa，割缝时间：30min，割缝煤量：编织袋25袋。目前该孔的单孔浓度仍然保持在90%以上。
6 设备改良及使用效果
自水力割缝专题现场会召开后，通过对割缝钻头进行技术研究，决定使用报废废旧钻头重新进行加工，重新加工1个透孔，原钻头上透孔全部焊实。
6.1 抽采效果方面
在1242（3）轨顺底抽巷使用改良过的割缝钻头对底板巷穿层钻孔实施水力割缝卸压增透，现场验收人员严格把关，自2019年5月18日，二单元抽采混量由之前3.66m3/min增加为6.36m3/min，抽采纯量由之前1.1m3/min增加为1.9m3/min，抽采纯量增加一倍，大大缩短预抽评价时间。
使用废旧钻头改良后加工1个透孔的特制割缝钻头对穿层钻孔进行水力割缝增透，钻孔割缝增透的煤量大大提高，能够每割缝1m达5~7袋煤量，使得孔内煤体的暴露面积进一步增大，煤体的裂隙通道明显增多，透气性大大增强，同时延长钻孔预抽衰减周期。
6.2 成本安全投入
同时通过使用改良后割缝钻头，设备成本由之前的一个割缝器1万多的设备成本投入降为零，大大降低安全投入。
7 主要技术创新点
7.1 可实现静压水和中压水自由转换，便于操作，实现钻、割一体化连续作业。
7.2 与（超）高压水力割缝相比较，中压水力割缝压力适中，易于维护，所有供水胶管均采用常用高压胶管替代原先超高压胶管，成本降低，安全系数增大。
7.3 与水力压裂相比较，能实现钻割一体化，省去水力压裂钻孔的先封后压的流程，施工效率更高。
7.4 与水力冲孔相比较，中压水力割缝增透效果明显，钻孔单孔割煤量是水力冲孔冲出煤量2.8倍，抽采效果明显提升，预抽达标时间大幅缩短。
8 操作注意事项及改进设想
8.1 操作注意事项
割缝前，必须将钻孔内煤岩粉冲洗干净，防止割缝时憋孔造成喷孔预警事故；穿层钻孔施工到位后，必须重新更换自制割缝钻头及高强密封水尾，钻头送至见煤点后方可开展水力割缝工作；采用专用割缝钻头，必须待钻孔施工结束后，钻头退至见煤点方可开展水力割缝工作；割缝时操机手必须时刻关注孔内返水情况，如遇返水突然变小，应立即回来拉动钻杆，疏通孔内煤渣，防止长时间憋孔瓦斯压力升高后造成喷孔事故。
8.2 改进设想
为进一步缩短单元钻孔的施工周期，考虑交叉穿花设计割缝钻孔，便于通过之前施工过的穿层钻孔再次通过水力割缝达到增加煤体裂隙及透气性；下一步考虑利用废旧钻头加工2个对称的透孔，同时考虑适当增加割缝压力，努力提高抽采效果；高强密封水尾考虑使用其他材质重新加工，进一步降低安全投入成本。