高压水力割缝技术操作设计.doc

*矿高压水力割缝作业的推广应用*煤矿 *我公司防突工作向来是制约我矿生产的一大难题，煤层注水、压裂、瓦斯消融剂、水利冲孔均在我矿施行过，但是我们公司的防突工作一直跟不上生产进度，为了加快我矿消突工作的进行，特与重庆大学联合在我矿11011轨道及胶带底板巷进行水力割缝试验，同时为了便于将高压水力割缝技术在我公司推广，特制定出该高压水力割缝作业流程，以供施工人员学习。一、高压水力割缝技术原理高压水力割缝技术是一种具有压力脉冲特性、自激空化特性和切割破碎煤岩特性的新型射流形式，能以高度聚能的射流束在煤岩上产生冲蚀、空化来实现对煤岩的切割破碎。利用高压水力割缝在低透气性煤体中钻深孔、切缝能够增大煤层瓦斯涌出自由面，促使煤体大范围快速卸压，提高煤层透气性。同时高压水力割缝的压力脉动冲击在钻孔、煤缝隙周围煤体中产生交变应力，促使煤体动力致裂，激发裂隙连通，进一步增强煤层透气性及瓦斯解析；且高压水力割缝空化效应产生的瞬时高压和空化声振，进一步强化吸附瓦斯解析。二、高压水力割缝主要设备（一）、高压水力割缝系统主要设备、器材构成： 高压乳化液泵、钻机（初定为ZYW-1200钻机）、高压脉冲水射流专用密封钻杆、脚踏开关、钻割一体化钻头（重庆大学提供）、25高压管、密封圈、耐震压力表等。（二）、高压水力割缝系统装备连接示意图如下：1-水箱； 2-乳化泵； 3.高压水管；4-脚踏开关；5-高压密封输水器；6-钻机；7-高压钻杆；8-钻割一体化钻头三、高压水力割缝操作规范高压水力割缝技术在实施中规范操作主要包括三个阶段：设备准备与连接阶段、检查阶段、实施阶段。（一）、设备准备与连接阶段1、井下供水系统准备；此部分准备主要包括水在施工过程中连续供给、水流量能否满足高压水压力达到所需要压力要求，保证供水系统与施工系统连接的完好性。钻机、泵箱、连接管线等运到施工地点后，安装完毕、支撑牢固，连接好管线，乳化液泵设在主井底及东区瓦斯泵站，开泵人员必须会调整乳化液泵输出压力。泵箱供水应采用1趟不少于50mm管路供水，并随时注意观察供水情况，防止出现泵箱内水量不足。采用专用高压水力割缝专用钻头、切割头、水辫、25高压截止阀。2、排水系统准备；由于高压水要从孔内排出，起到冲刷排渣作用，为了防治水对井下施工环境造成影响，施工前必须做好排水系统准备，主要包括：排水沟、沉淀池及排水孔布置及其连通性。由于割缝出煤较多且粘稠，割缝地点安排4人。3、供电系统准备；在准备阶段要连接好供电系统相关设备，保证在施工过程中保持供电不间断性，确保在施工地点瓦斯浓度超限时能自动切断设备电源。（二）检查阶段设备安装连接准备工作完成后，必须对相关系统进行检查，其主要内容是：1、施工地点巷道顶板、环境是否完整安全；2、施工地点配风量是否符合规程及公司规定要求；3、供水、排水、供电系统是否满足措施规定要求；4、钻机、压力泵等设备安置是否合理、牢固可靠，角度是否符合要求；5、相关安全技术措施是否落实到位；6、操作人员是否经过培训持证上岗；7、高压水泵及供水管路连接处是否牢固可靠、无泄漏；8、高压管路连接系统是否牢固可靠、无泄漏；9、高压输水器是否处于完好工作状态；10、整个系统的连接情况和密封状态是否安全可靠；11、测试各种钻头的喷嘴射程和射流发散情况。12、实施高压水力割缝现场操作人员配备必须保证不少于3人。即：压力泵司机、钻机操作工、钻杆连接安全监视工。（三）、实施阶段前两个阶段完成后，进入割缝实施阶段，具体流程图如下。 1、首先开启高压水泵，控制截止阀，调整钻机端压力，压力由低到高5MPa8MPa11MPa15MPa20MPa25MPa，水经过高压水管进入钻杆内，最后从割缝喷孔流出，然后钻机旋转，通过钻头对煤层周边煤体进行切割，供水压力控制在20-25MPa之间。2、每割完一个孔后，控制截止阀，让水经过高压水管返回水箱内，然后撤卸钻杆。3、撤卸完钻杆后，控制截止阀，使水通过高压水管和钻杆进入孔内，先向孔内输送一段时间的水清除孔内的残渣，等钻孔返水正常后，再割缝。四、注意事项1、实施高压水力割缝前，相关人员必须经过专门培训，学习乳化泵、钻机操作规程，并经考试合格，持证上岗。2、乳化泵必须安设于进风流中，安设牢固可靠，乳化泵的开启采用远控按钮操作，远控按钮置于钻机钻工操作位置。3、高压管及钢鞭管必须用不少于12#铅丝（或游丝绳）固定于巷帮，以防摆动或脱节伤人。4、高压水力割缝的钻机操作台、泵站必须安设在施工点进风侧45m处的安全位置，且能清楚观察钻机运转、延接钻杆和孔内返水情况。5、乳化泵至钻机之间供水管路必须采用高压管（承载压力40MPa），同时在钻机处安设脚踏式三通阀（承载压力30MPa），各连接部件采用钢鞭管（承载压力40MPa）连接。6、开启乳化泵后必须观察各联接头是否存在卸漏情况，否则，必须立即停止施工进行处理，特别是在高压开启之前人员严禁正对有可能卸漏的各联接头，防止高压水伤人。7、钻杆必须使用完好无损的水力割缝专用钻杆；连接钻杆时，首先检查钻杆内及连接螺纹处是否有异物，如有必须清除，然后在钻杆的外丝扣端加专用密封垫圈，以保证钻杆连接处可靠密封。8、钻进过程中，钻机操作工必须随时观察钻孔内返水情况和钻进有无异常，如出现返水量变小或有卡钻现象时，必须立即停止钻进，查找原因，处理好后才能继续钻进。9、撤卸钻杆时，严禁使用其它物件敲打水力割缝专用钻杆，施工结束后钻杆必须装进工具箱进行上锁管理。10、施工现场必须将所有的工具、材料堆放整齐，撤退路线保持畅通无阻。11、开钻前，施钻人员必须严格执行“敲帮问顶”制度。12、高压水力割缝期间，所有进入施工地点人员必须随身携带压缩氧自救器，每班由班(组)长带一台便携式瓦检仪悬挂于施工点回风侧5m范围内，当瓦斯浓度达到1%时必须立即停止施工，严禁瓦斯超限作业。13、施工期间将施工地点供电开关等其它电器设备必须进行垫高保护。14、施钻过程中操作钻机人员必须随时观察钻进过程中钻孔内动力现象，如出现堵孔、卡钻、抱钻等异常情况立即停止施工，并立即向矿调度室汇报处理。15、施钻地点必须按规定安设瓦斯监测传感器，每周调校，并作断电实验，确保瓦斯超限断电可靠。16、机电部门每周对该区域电器设备进行失爆检查，杜绝电器失爆。17、乳化泵调压、并联运行连接部件由机电部门负责检查，压力指示必须完好准确，水力割缝系统安装完成后由矿机电副矿长负责组织机电、通风、安监、瓦斯抽采等部门验收合格后才能投入实施。18、每班实施高压水力割缝前，现场负责人必须对高压管件进行认真检查，确认无安全隐患后方能开始作业。19、高压水力割缝施工结束后，施工人员必须