公司治理集团公司瓦斯治理技术
集团公司每季度召开一次瓦斯治理技术创新现场会，鼓励各单位进行瓦斯治理技术创
新，创新瓦斯治理模式，创新瓦斯治理技术，提高瓦斯抽采效率和效益，现将今年来，瓦
斯治理创新主要新技术整理汇总如下，请各矿学习和借鉴。
附：
1、谢桥煤厚煤层顺层钻孔水力压裂增透技术
2、朱集东矿薄煤层顺层钻孔中压水力化增透技术
3、顾桥矿穿层钻孔定点（段）封孔技术
4、快速测压技术及装备研制
5、张集矿高压水力割缝增透技术
6、潘三矿下向钻孔抽采“四化”管理技术
谢桥煤厚煤层顺层钻孔水力压裂增透技术
谢桥矿在 1362（3）上顺槽采取了顺层钻孔水力压裂增透，单孔最大注水量 m3/孔，平均注水量 70m3/孔，单元平均浓度
%，平均单孔抽采纯量 m3/min，效果显著。
1 工作面概况
1362（3）工作面位于东二 C组 13-1煤采区，工作面走向设计长度 2389m，平均煤层倾角 13°，煤层总厚 ～，平均煤厚
。最大原始瓦斯压力 ，最大原始瓦斯含量
距 5m，双排三花布置。
2 压裂概况
自 5月 11日开始进行顺层钻孔水力压裂工作，已累计完成注水钻孔 11个，其中 1-6#钻孔孔深 64m，钻孔平均布置间距 40m，7-11#
孔深 109m，钻孔平均布置间距 20m，最大单孔注水量 ³，最大注水压力 21MPa。各单孔注水量、注水时间、注水压力如表 1。
图 1 压裂孔布置图
表 1：压裂情况统计表
孔号 方位(°) 倾角(°) 孔深(m) 注水总时间（min）
注水总量
（m3）
注水压力
（MPa）
1# 0 -14 64 1190 16～18
2# 0 -15 64 844 13～16
3# 0 -12 64 741 14～16
4# 0 -12 64 1003 12～20
5# 0 -12 64 1146 12～18
6# 0 -12 64 701 10～18
7# 0 -12 109 356 56 16～18
8# 0 -10 109 417 16～18
9# 0 -10 109 365 10～18
10# 0 -10 109 334 18～21
11# 0 -9 109 467 18～21
3 压裂钻孔间距选择
为考察压裂钻孔间距，根据 1351（3）底抽巷面内压裂钻孔影响半径（走向及倾向均为 60m）情况结合顺层钻孔封孔强度，施工初
期设计钻孔间距按 40m布置，采用 BRW-400型乳化泵压裂，设定压力 20Mpa，孔内下入φ42mm的水力压裂套管，采用囊袋配合膨胀水
泥封孔，封孔深度 30m，封孔方式见图 3
图 3 压裂钻孔封孔示意图
压裂初始未控制注水量，最大注水量达 12m）存在淋水现象、底板也在不同
程度底鼓，为考察压裂效果，在压裂钻孔周围按 5m间距布置抽采钻孔，共计施工 7个抽采钻孔，按孔深 20m、60m、80m定点取样测定
原始及压裂后煤层含水率。
表 2：压裂区域煤层含水率统计表
孔号
孔深
1#
（5m）
2#
（10m）
3#
（15m）
4#
（20m）
5#
（25m）
6#
（30m）
7#
（35m）
20m % % % % % % %
60m % % % % % % %
80m % % % % % % %
注：实测 13-1煤原始煤层含水率 %
后根据煤层含水率测定，5#钻孔距离压裂钻孔 25m，含水率已接近煤层原始含水率，按含水率 4%的标准初步确定压裂有效影响范
围为 10m，后拟定压裂钻孔采用 20m间距布置，压裂采用相邻钻孔交替施工的方式进行。
图 5 压裂影响范围示意图
4效果考察
单元抽采纯量增加，单元抽采计量自 6月 20日形成，截至 7月 10日共计合茬抽采钻孔 23个（包含压裂前施工的 2个顺层
孔），单元平均浓度 %，平均单孔抽采纯量 1351（3）工作面水力压裂（底抽巷穿层钻孔面内压裂，注水压力
24MPa，注水量 300m³，有效压裂半径 60m）后最大的单孔纯量
考察 3#压裂钻孔周边两个钻孔（12#、13#顺层钻孔）、2个原始压裂钻孔（15#、17#压裂钻孔未压裂）单孔浓度及流量情况。
单孔浓度较压裂前平均降幅较大，压裂前单孔平均考察浓度 %，注水后降为 %，降幅 %。但单孔纯量较压裂前增加明显，
平均增幅 ³/min/孔。
煤层含水率增加明显，通过考察，压裂钻孔 20m范围内平均煤层含水率为 %，含水率较原始煤体增加 205%。
朱集东矿薄煤层顺层钻孔中压水力化增透技术
1222（1）上顺槽顺层钻孔采取中压水力化增透技术后，钻孔等效直径扩大了约 2倍，钻孔抽采浓度提高了 4倍，百孔抽采纯量提
高了 2倍，预计该工作面预抽时间同比可缩短三个月。
1 工作面概况
1222（1）工作面位于西一 11-2煤盘区，走向长度 1045m，倾向长度 220m，平均煤厚 ，原始瓦斯压力 ，原始瓦斯含量
m2/()，工作面采用两巷顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域消突。
2 中压水力化增透技术
中压水力化增透技术方案
1222（1）上顺槽共设计 96个顺层孔，孔间距 10m，钻孔倾角-2～2°，设计孔深 115m，每隔 30m选取一个孔采取中压水力化增透
技术。
图 1 水力化增透措施孔平面布置图
水力化增透技术设备
水力化增透技术设备选型为 BRW-80/35*4A型乳化泵，额定压力 35MPa，额定流量 80L/min，管路采用Φ25mm高压胶管。
水力化增透技术实施
钻孔施工先使用Φ120mm钻头，施工至设计孔深后，更换Φ260mm掏穴钻头从孔深 30m处开始掏穴，直至孔底；掏穴结束后，更换
专用冲孔钻头从孔深 30m处开始中压水力冲孔，直至孔底；水力化增透技术结束后采取跟管钻进工艺下套管封孔。冲孔水压为 10～
20MPa，钻孔掏穴及冲孔过程中，详细记录掏穴及冲孔过程中的排屑量。
3 顺层钻孔封孔
为确保顺层钻孔“孔封严”，针对传统封孔工艺无法反复注浆、采取水力化增透后封孔段孔径变大普通囊袋无法满足封孔要求等
缺陷，矿进行了工艺改进。现封孔工艺如下：
下套管工艺
（1）采取跟管钻进工艺下套管：中压水力化增透后，更换Φ120mm开闭式钻头，将钻头送至孔底后向外起钻 1米，将 1吋 pvc套
管从钻杆内送至孔底。
（2）起钻后，下入 22米 2吋套管进行封孔，外段为 2m2吋铁管。
（3）将大直径专用封孔囊袋沿 2吋封孔管送至孔深 20米处进行注浆封堵，将囊袋爆破阀设置在孔口。
图 2 封孔囊袋改进前后实物图片
（4）囊袋注浆封堵后，在封孔段内分别下入 18m和 16m的注浆管及 2m返浆管各 1根，其中 16m注浆管末端设置爆破阀用于反复
注浆；孔口 1m段采用聚氨酯封堵。
图 3 改进后封孔示意图
图 4 改进前封孔示意图
注浆工艺
（1）利用 ZBQ25_5型气动注浆泵，将水灰比 1：的水泥浆通过 18m注浆管注入封孔段进行封堵，直至返浆管返浆。
（2）待水泥浆凝固后，利用 16米注浆管二次注浆，待注浆压力稳定在 2MPa后停止注浆。
（3）一段时间后若抽采浓度降低，利用返浆管再次进行带压注浆。
4 中压水力化增透技术取得的效果
为了考察中压水力化增透技术效果，选取钻孔排屑量、抽采浓度及抽采纯量进行分析。
钻孔排屑量分析
1222（1）上顺槽目前采取增透技术的钻孔有 1#、4#、7#、10#、13#、16#、20#、25#、28#、31#、34#、37#、42#、46#、49#、
52#、53#、54#、55#、56#、57#、58#、59#、60#、61#、62#、63#、64#。对钻孔增透前后排屑量进行统计，未采取增透技术钻孔排屑
量为 120mm，通过换算采取增透技术钻孔等效直径平
均为 355mm，采取增透技术后钻孔的等效直径约为之前的 3倍。
抽采浓度分析
1222（1）上顺槽顺层钻孔采取中压水力化增透技术后，对钻孔抽采浓度进行了考察。选取采取中压水力化增透技术的 28#、53#、
54#和未采取中压水力化增透技术的 29#钻孔抽采浓度进行比较。通过比较，改进封孔工艺并采取中压水力化增透技术的钻孔比未采取
上述措施的钻孔在同等时间范围内抽采浓度提高了 4倍。
抽采纯量分析
1222（1）上顺槽目前已施工顺层钻孔 64个，采取中压水力化增透技术钻孔 28个，干管抽采浓度平均 21%，混合量约 4m³/min，
百孔抽采纯量 ³/min；用传统封孔工艺且未采取中压水力化增透技术的 1232（1）上顺槽抽采 114个顺层钻孔，干管抽采浓度平
均 5%，混合量约 10m³/min，百孔抽采纯量 ³/min。经比较百孔抽采纯量提高约 2倍。
封孔成本分析
封孔工艺改进前，每个顺层钻孔封孔需封孔囊袋 2个，连接头 1个；封孔工艺改进后，仅需封孔囊袋 1个，聚氨酯 1/4组，连接
头 1个，每个钻孔封孔成本节约 86元。1222（1）工作面共设计 200个顺层钻孔，节约封孔成本 17200元。
表 1 封孔成本对比表
材料名称 封孔工艺改进前 封孔工艺改进后 节约成本
封孔囊袋 130元×2 130元×1 130元
连接头 18元×1 18元×1 0
聚氨酯 / 177元×1/4 -44元
合计 278元 192元 86元
顾桥矿穿层钻孔定点（段）封孔技术
顾桥矿 1414（3）轨顺底板巷穿层预抽钻孔采用水力压裂、水力割缝、掏穴等增透措施后，并基于囊袋封孔技术，对穿层预抽钻
孔封孔工艺进行改革，创新定点(段)式封孔技术，取得很好效果。
1 基本情况
1414（3）轨顺底板巷全长 1460m，标高-722m～-660m。共划分为五个条带预抽评价单元，实测第一评价单元最大瓦斯压力
，瓦斯含量 ，瓦斯含量
透措施，并试验定点(段)式封孔技术。
2 增透情况
水力压裂
水力压裂孔按间距 30～60m布置，第二评价单元共施工 5个,2015年 3月 6日起，逐个进行水力压裂,压裂期间,压裂孔周围及巷
道内未发现出水及围岩变形等异常情况。
压裂区抽采效果考察
1414（3）轨顺底板巷第二评价单元，已合茬抽采 20组，共 200个钻孔，单元干管抽采浓度平均 56%，单元抽采纯量平均
倍。
3 定点(段)式封孔
定点(段)式封孔技术核心是通过采用囊袋技术变孔口堵为孔底定点（段）堵，解决因巷道围岩裂隙、孔内套管接头多等造成封孔
漏气问题，同时也解决了封孔工艺过程繁杂、成本高等问题。
创新思路
1414（3）轨顺底板巷围岩裂隙发育，经现场测定，巷道围岩裂隙最大发育深度达 20米，采用传统“两堵一注”封孔技术，封孔
深度一般为 15米左右，不能有效封堵巷道围岩深部裂隙，若采用传统孔口“一堵多注”封孔至煤层底板，但注浆时间长，注浆量大，
平均每孔消耗水泥 吨。第一评价单元施工穿层钻孔过程中，经常出现同组甚至不同组钻孔之间相互连通串气现象，造成钻孔抽采
浓度低。
围绕深封孔避开围岩裂隙、减少抽采套管接头，提高抽采浓度这一思路。基于囊袋封孔，将封孔囊袋移至孔底见煤点顶（底）板
附近，并采用囊袋返浆管抽采，有效解决了孔口段及孔内套管接头漏气问题。
封孔情况
封孔深度确定
先测定围岩裂隙的最大发展深度，根据裂隙发育深度进行封孔设计，将传统的孔口“一堵多注”封孔段移至裂隙区域以里 2m以上。
从而有效避免围岩裂隙对钻孔封孔段的影响，也无需对巷道围岩进行喷注浆堵漏。
封孔装置
定点（段）式封孔（双囊袋、1吋 PEC抽采套管）
为考察Φ12mm返浆管作为抽采管的可行性，采用 1吋 PEC胶管做为抽采管，封孔工艺同定点（段）式封孔工艺。
效果考察
1414（3）轨顺底板巷第二评价单元共设计 35组穿层预抽钻孔，合计 370个钻孔（包含 5个水力压裂孔）。
为了对比定点(段)式封孔与传统式封孔抽采效果，我们分单组、单孔进行考察，共选择四组不同封孔工艺进行对比分析，一组定
点(段)式单囊袋封孔方式，一组定点(段)式双囊袋封孔方式，一组定点(段)式单囊袋封孔方式（采用 1吋 PEC胶管作为抽采管），一
组传统式孔口“一堵多注”封孔方式。
考察结果
通过上单孔、单组抽采浓度、流量曲线可以看出：
定点(段)式单囊袋封孔。单组抽采浓度 80%，单组抽采混量
定点(段)式双囊袋封孔。单组抽采浓度 82%，单组抽采混量
定点(段)式双囊袋封孔（1吋 PEC抽采管）。单组抽采浓度 64%，单组抽采混量
抽采纯量
传统式孔口“一堵多注”封孔。单组抽采浓度 51%，单组抽采混量
经证实，定点（段）式封孔无论采用Φ12mm的抽采管，或 1吋 PEC抽采管，均满足集团公司抽采标准及需要，但Φ25mm管质硬，
下管不方便，需多人操作。
创新点
改变封孔位置，节省喷注浆费用
将钻孔封孔段移向钻孔深部，避开围岩松动圈及裂隙带，消除了围岩裂隙对钻孔封孔段的影响，因此，节省了保证钻孔封孔效果
而进行喷注浆，每米巷道可节约费用 1109元（附表 1），按 2000m巷道计算，可节省 222万元。
附表 1 岩巷每米喷、注浆费用表
简化封孔程序，实现快速封孔
封孔方面，定点(段)式封孔材料只要一个囊袋、一袋特效水泥（50公斤）、1吋 PVC管 5根（配套 5个 1吋管箍），一盘Φ12mm
胶管，两人即可将材料带至现场，。传统式孔口“一堵多注”封孔需要一个囊袋、一袋特效水泥（50公斤）、8～10袋普通水泥、1
吋 PVC管 33根（配套 32个 1吋管箍）、2根 2吋铁管（配套 2吋变 1吋管箍一个、2吋管箍一个）等，材料繁多，需要车皮打运至现
场，且封孔时间需要 3～5小时，遇到底板巷打运困难时，影响打钻封孔时间。
孔内抽采管零接头，提高抽采浓度
传统式孔口“一堵多注”封孔采用全程下 1吋 PVC套管，孔口两根为 2吋铁管，套管之间采用管箍连接，若连接不紧密，水泥质
量差造成凝固效果差，都会出现漏气现象。定点(段)式封孔取消囊带外所有 1吋、2吋套管，用囊袋配套的Φ12mm返浆管做为抽采管，
实现孔内抽采套管零接头，解决了因套管接头不严的漏气问题。节省封孔材料
定点（段）式封孔工艺单孔封孔费用约 260元/孔左右，传统封孔工艺单孔封孔及合茬费用达 1103元/孔（不含材料打运费用），
单孔成本降低 35～76%，以 2000米长巷道计算，仅封孔费可节省 170万元以上。
4 结 论
条带预抽地点积极采取增透措施是提高抽采效果的前提。煤层透气了，细套管（Φ12mm）能抽出大纯量瓦斯；反之，套管虽
粗，大马拉小车，抽不出多少瓦斯。
定点(段)式采用囊袋返浆管作为抽采管,采用 1吋 PEC胶管抽采纯量均能满足集团公司百孔抽采纯流量不低于
较传统式孔口“一堵多注”封孔单孔节省成本 35～76%。
定点（段）式封孔工艺适用于穿层钻孔预抽，特别对地压大、围岩破碎不易封堵及运输进材困难地点，省时、省力、省材料，
且抽采效果好，而巷道喷注浆对钻孔抽采浓度影响不大。
快速测压技术及装备研制
1 问题的提出
传统测压钻孔施工需要三次注浆，测压钻孔施工时间长、工序复杂，钻孔岩层段有涌水时，注浆堵水困难，容易造成测压室内进
水，造成测压数值失真，存在钻孔施工工艺复杂、钻孔施工时间长，导致测压周期长、钻孔岩层段涌水封堵困难等问题。
2 测压技术及装备
钻孔施工。
按钻孔设计参数一次性用Ф113mm钻头施工至见煤 2m后停钻，采用压风将孔内煤岩粉吹尽，起出钻杆。
封孔技术。
下套管：自孔口依次下 1根 2m的 1吋 PVC花管、1根 1m的 1吋 PVC实管（固定囊袋 1）、3根 2m的 1吋 PVC 实管、1根 1m
的 1吋 PVC实管（固定囊袋 2）、1根 的 1吋 PVC实管，采用管接进行连接；花管处于煤层段，包有纱网且前端带有尖锥；测压
胶管（直径 6mm）穿过囊袋 1、囊袋 2，然后插入花管内；囊袋 1处于煤层底板位置，囊袋 1、2两端采用实心锥形接头固定。
注浆：首先采用注浆管 1进行注浆，当囊袋 1膨胀后，压力升至 左右时柱塞爆破阀打开，钻孔出浆，此时停止注浆并
用清水反复冲刷注浆管 1；再用注浆管 2进行注浆，当囊袋 2膨胀后，压力升至 左右时，爆破阀打开，继续注浆直至注浆管 1
返浆后扎紧注浆管 1，当注浆压力稳定在 2MPa及以上时，注浆结束。封孔如图 1所示。
测压装置。
测压装置主要由囊袋封孔器、1吋 PVC套管、1吋拉丝铁套管、6mm测压管（符合 AQ1047-2007标准）和压力表组成。其中，囊袋封孔
器是气室封堵装置，1吋 PVC套管是连接各部分的骨架，1吋拉丝铁套管外缠绕纱布，是测压气室，6mm测压管，其孔底段为花管，是
测压通道。结构图如图 2所示
图 2 结构图
注意事项。
下套管封孔前根据见煤点计算好测压管长度，确保囊袋 1封至煤层底板位置。
严格按照水灰比 ：1配置水泥浆液，前期注浆要放慢注浆速度，确保囊袋涨开、爆破阀正常打开。
后续注浆时可稍微加快注浆速度，待注浆压力稳定在 2MPa及以上后方可停止注浆。
待封孔注浆结束凝固 24h后方可装压力表，及时观测压力表读数。
3 现场试验情况
顾桥矿南区南三矸石胶带机石门揭 11-2煤测压钻孔试验情况。
试验区瓦斯地质情况
11-2煤层结构复杂，软分层不发育，揭煤区段无大的地质构造影响，瓦斯赋存条件良好。根据南三 11-2回风斜巷揭 11-1、11-2
煤层实测资料，11-2煤层厚度 ，瓦斯压力 ，瓦斯含量 ，瓦斯压力 ，瓦斯含量
。
测压孔设计
在南三矸石胶带机石门迎头左帮钻场设计 2个测压孔，距 11-2煤法距 7米位置，1#孔方位-55°、倾角 60°、设计孔深 23m，2#孔
方位-96°、倾角 61°、设计孔深 21m。
测压情况
两个测压孔施工时间为 7月 20～21日，每个钻孔施工开始到上压力表时间为 1天。测得的瓦斯压力变化情况见图 4。从图 4我们
可以看到 1#孔瓦斯压力在第 12天达到最高值 ，并在以后 3天内瓦斯压力变化不超过 5Kpa，2#孔瓦斯压力在第 12天达到最高
值 ，并在以后 3天内瓦斯压力变化不超过 5kPa。
1413（3）运顺外段揭 13-1煤测压钻孔试验情况。
试验区瓦斯地质情况
该处 13-1煤层为黑色，块状，粉末状，属半亮性煤。13-1煤层直接顶板为 的砂质泥岩及 的细砂岩，局部区段老顶
砂岩直覆；直接底板为泥岩、砂质泥岩及 13-1下煤层。预计该处 13-1煤层原始瓦斯压力 ～，原始瓦斯含量 ～
测压孔设计
1413（3）运顺外段距 13-1煤层顶板法距 10m前，在南二下盘区 13-1胶带机大巷内设计 3个测压钻孔（1#、2#、3#），其中 1#
测压孔布置在巷道正后方，2#测压孔布置在巷道正前方，3#测压孔布置在巷道轮廓线外 。其中 3#孔采用点注式测压工艺，钻孔
方位 128°、倾角 60°、设计孔深 42m。
测压情况
钻孔施工时间为 8月 27日早班到 28日夜班，共计 4个小班，测得的瓦斯压力情况见图 5。从图 5我们可以看到 3#孔瓦斯压力在
第 9天达到最高值 ，并在以后 6天内瓦斯压力变化不超过 5kPa。
4 结论
快速测压成套装备的研制与应用，不仅实现了测压准确、缩短了测压周期，而且简化了测压钻孔施工工艺，节约了测压成本低。
测压快速准确。采用快速测压装备可以对钻孔岩孔段进行带压注浆，有效封堵钻孔内裂隙水，杜绝了裂隙水进入测压气室，
避免了水对测压的应用，同时，测压管为一根整管，避免了接头漏气，确保测压准确可靠。
简化了测压钻孔施工工艺。采用快速测压装备，测钻孔直接施工至见煤 2m停钻，钻孔一次成孔。
测压周期短。测压钻孔节约了两次注浆两次成孔的时间，测压孔施工时间由 7天减少到 1天。
降低成本。采用快速测压装备测压钻孔封孔费用 410元/孔，而传统工艺，单孔封孔费用达 1650元/孔，可以节约 1240元。
两种测压工艺材料对比表如表 1所示。
表 1 两种测压工艺材料对比表（按孔深 30m）
测压
工艺
测
压用时
测压材料
材料费
用（元）
快速
测压
1
天
囊袋 1套，特效水泥 60kg，计 元；1吋 PVC
管 ，1吋管箍 6个，计 元。
410
传统
测压
7
天
二次透孔，每米耗材 元，按 30米算，计
元；425#水泥 1600kg，计 元；4分铁管 64m，4分
管箍 28个，计 元；聚氨酯 2组，计 元。
1650
张集矿高压水力割缝增透技术
1 概况
1415A底抽巷设计长度 1510m，上距离 1煤底板 12~15m，主要施工条带预抽钻孔和工作面网格预抽钻孔，该区域 1煤层平均厚
，原始瓦斯含量 ，ƒ值 ，煤层透气性系数平均为
差的实际情况，在 1415A底抽巷进行了高压水力割缝增透试验。
2 高压水力割缝增透试验钻孔设计
本次试验共设计钻孔 4组，组间距 20m，每组布置 5个钻孔，钻孔倾角 20~45°，孔深 30~80m，煤段 10~30m。其中第一组与第二组
作为试验孔进行水力割缝，第三组与第四组作为对比孔不进行水力割缝。具体钻孔参数如表 1所示，钻孔平剖面图如图 1、2所示。
表 1 水力割缝试验钻孔设计参数表
每组孔号
/#
方位角
/°
倾角
/°
见煤孔深
/m
设计孔
深
/m
1-1#~4-1# 90
1-2#~4-2# 90
1-3#~4-3# 90
1-4#~4-4# 90
1-5#~4-5# 90
图 1 水力割缝钻孔设计平面图
图 2 水力割缝钻孔设计剖面图
3 高压水力割缝装置及试验要求
高压水力割缝装置
高压水力割缝装置主要包括高压旋转接头、金刚石水力割缝钻头、水力割缝浅螺旋钻杆、高低压转换器、高压清水泵，主要是利
用高压水射流的切割作用，使钻孔煤孔段人为再造裂隙，增大煤体的暴露面积，使煤体得到均匀、充分卸压，提高煤层的透气性和瓦
斯释放能力，具体设备的技术参数如表 2所示。
表 2 GF-100型高压水力割缝装置技术参数表
名称 技术参数
高压旋转接头 承受高压 100MPa，转速 200转/min，直径 63mm
金刚石水力割缝钻头 Ф113mm接水力割缝浅螺旋钻杆
水力割缝浅螺旋钻杆 直径Ф63mm、Ф73mm，可承受高压 100MPa，承受扭矩大于 1500N·m
高低压转换器 直径 63mm、73mm，喷嘴系列化(、、、)
高压清水泵 额定流量 80L/min，额定压力 100MPa
工作参数：割缝半径 1000~1500mm，割缝介质的坚固性系数：f＞。
高压水力割缝试验现场施工
施工流程
（1）采用直径 113mm金刚石复合片钻头，利用静压水按割缝钻孔设计参数施工至设计深度，根据煤孔段长度，按 割一刀，
计算该钻孔需割缝刀数。
（2）关闭静压水，撤出一根钻杆，连接上高压水管，开启高压水泵，控制截水阀，泵压由低到高：5MPa→15MPa→20MPa→30MPa→
40MPa→50MPa→60MPa，然后钻机空转，开始利用高压水射流对钻孔周边煤体进行切割，每刀割缝时间在 3~5min之间。
（3）时刻关注孔口返水、返渣情况，待孔口返水由黑变清，关闭高压清水泵，控制截止阀，待管路卸压后撤卸 2根钻杆，并重新
接上高压管路。
（4）重复上述（2）、（3）步骤，完成预计割缝刀数。
（5）割缝完成后，及时关闭高压清水泵，待充分卸压后，撤卸钻杆并堆放整齐，割缝设备妥善保管。
4高压水力割缝试验效果考察
为了分析高压水力割缝技术应用效果，选取排屑量、钻孔瓦斯涌出初速度、瓦斯抽采量及残余瓦斯含量作为本次试验的考察指标。
割缝钻孔排屑量分析
试验孔、对比孔在钻孔施工、割缝过程均进行排屑量统计，割缝钻孔共计排出煤屑量为 ，平均每孔排屑量为 ；对比
孔（即未割缝钻孔）在施工过程中共计排出煤屑量 ，平均每孔排屑量为 。根据钻孔排出煤屑量，将钻孔空间近似成圆柱
体，估算其割缝和未割缝钻孔的等效直径。
采用高压水力割缝措施后，割缝后的钻孔等效直径平均值约为 627mm，未割缝钻孔的等效直径平均值约为 124mm，割缝后钻孔的等
效直径约为未割缝钻孔的 5倍，为瓦斯排放创造有利条件。
钻孔瓦斯涌出初速度分析
本次试验分别从试验孔及对比孔选取 6个钻孔（每组的 1#、3#、5#孔），利用煤气表测定其钻孔瓦斯涌出初速度。试验孔即割缝
钻孔，在高压水力割缝结束后立即测定其钻孔瓦斯涌出初速度；对比孔即未进行水力割缝，在钻孔施工结束后立即测定其钻孔瓦斯涌
出初速度。
割缝钻孔平均钻孔瓦斯涌出初速度为 L/min，未割缝钻孔的平均钻孔瓦斯涌出初速度为 L/min，通过所测数据对比，试
验孔的钻孔流量是对比孔的 倍，割缝效果比较明显。
瓦斯抽采量分析
对比孔在钻孔施工完成后立即封孔合茬抽采，试验孔在割缝完成后进行封孔合茬抽采，每组钻孔设置自动计量孔板，每天分别测
定试验孔与对比孔的抽采量。
20天割缝钻孔抽采总量为 5055m3，未割缝钻孔抽采总量为 2751m3，割缝钻孔单孔平均瓦斯抽采纯量为
单孔平均抽采纯量为 m3/min，试验孔的瓦斯抽采量约为对比孔的 倍，证实了对钻孔进行高压水力割缝，煤体得到充分卸压。
残余瓦斯含量分析
在进行高压水力割缝试验前，在试验区域测定原始瓦斯含量，测定结果为
抽采，预抽 15天、30天后，分别在试验孔与对比孔附近测定残余瓦斯含量，其中 C1、C2、C3、C4为残余瓦斯含量测定孔，残余瓦斯
含量测定钻孔设计如图 3，测定数据如表 3所示。
表 3 割缝前后瓦斯含量记录表
序号
未割缝瓦斯含量
/m3/t
割缝后瓦斯含量
/m3/t
抽采 个月
抽采 个月
图 3 残余瓦斯含量测定钻孔设计平面图
抽采 15天，割缝钻孔瓦斯含量下降约 19%，未割缝钻孔瓦斯含量下降约 10%。抽采 30天，割缝钻孔瓦斯含量下降约 32%，未割缝
钻孔瓦斯含量下降约 17%，相同抽采天数下，割缝后煤体瓦斯含量比未割缝瓦斯含量下降的要快。
5 结论
1415A底抽巷高压水力割缝增透试验历时 3个月，针对 A组厚煤层的增透效果进行了总结，具体如下：
采用高压水力割缝措施后，通过大量排渣，钻孔的平均等效直径为未割缝钻孔的 5倍，增加了钻孔内煤体暴露面积。
采用高压水力割缝措施后，钻孔瓦斯涌出初速度为未割缝钻孔的 倍，瓦斯涌出速度得到提高，煤体裂隙进一步发育。
采用高压水力割缝措施后，钻孔的瓦斯抽采总量为未割缝钻孔的 倍，抽采效果得到提升。
采用高压水力割缝措施后，煤体瓦斯含量下降幅度为未割缝钻孔的 倍，提高了抽采效率。
潘三矿下向钻孔抽采“四化”管理技术
潘三矿突出危险区域掘进工作面采用下向穿层钻孔条带区域预抽瓦斯治理方式，下向钻孔存在封孔难度大、封孔不严、易漏气，
孔内涌水量大、排水困难严重影响抽采效果。为此，以抽采“最大化、精细化、规范化、信息化”为目标，以钻孔封孔、排水为重点
进行攻关，经过不断摸索、完善、创新，总结出一套下向钻孔抽采“四化”管理技术，并在-817m东翼轨道大巷下向穿层钻孔中得到
了成功应用，提高了抽采效果。
1 概 况
基本情况
-817m东翼轨道大巷位于东四采区，巷道标高～-751m，设计全长 2268m。巷道平行外错 2111（1）运顺 35m，距 11-2煤法
距 20～28m。巷道内每 45m布置一个巷帮钻场，共设计钻场数 45个，平均每个钻场内布置 50个下向条带预抽穿层钻孔，用于掩护 2111
（1）运顺煤巷掘进。瓦斯压力 ，原始煤层瓦斯含量
2 抽采“四化”管理具体做法
抽采能力“最大化”
抽采管路设计
巷道内安装一趟￠377mm瓦斯抽采干管，每个钻场内的汇流抽采管径为￠159mm，钻孔与汇流管之间的连接软管为￠50mm，抽采干
管直接与东翼￠630mm永久抽采系统连接，满足了“高负压、大流量”抽采要求。
管路安装
-817m东翼轨道大巷抽采管路安装由矿生产准备队负责，边掘进边安装，要求抽采管路安装进度距离迎头不大于 200m、并不得影
响钻孔施工进度。抽排队负责抽采管路气密性试验，气密性试验采取打压并倒肥皂水等方式，试验过程中逐盘逐螺丝进行气密检查，
确保管路连接严密不漏气。
管理“精细化”
下套管、吹水管
地质构造带（破碎带内）或其他易发生垮孔现象导致套管不能下到孔底的地点，采用跟管钻进施工工艺，确保套管下
至过煤段。
针对部分钻孔起钻后，孔内钻屑排不净、存余量大、沉淀快，导致吹水管（特别是吹水软管）下不到位，造成钻孔排
水不畅甚至无法排水现象；下吹水管过程中，采取带压风下吹水管，吹水管下管过程中接入压风不间断地进行钻孔排水、排渣，保证
吹水管畅通。
钻孔封孔
推行钻孔封孔“封注一体化”模式
封孔过程中通过高压注浆（最大 6MPa）同时实现对钻孔围岩裂隙进行封堵的目的。
为了增加封孔段两个堵头承受注浆压力的能力，我们在原“两堵一注”施工技术基础上，对封孔工艺加以改进，采用“四堵一注、
集中带压注浆”的封孔工艺，即内堵头使用聚氨酯+水泥浆、外堵头使用聚氨酯+水泥砂浆进行封堵，水泥浆中加入速凝剂，每个堵头
聚氨酯封孔段为 1m，水泥浆堵头长度为 2m，待水泥候凝 48小时后二次集中带压注浆；通过改进封孔工艺后，内外堵头承压能力由原
来的 2MPA提高至 6MPA以上，保证高压注浆封孔目标的实现。
确定合理的封孔长度
正常地质条件下钻孔封孔深度为 20m；在地质构造影响区域（破碎带）封孔深度不小于 30m，部分钻孔达 40m以上。
合孔精细化
钻场合孔管路做到“横平竖直”，做到有利于钻孔排水、排渣。所有钻孔连接处必须“严实合缝”，确保严密不漏气。每组钻
孔合孔均责任到人。
放水器管理
每个钻场内均安装有自动放水器，每个放水器实行编号、挂牌管理，建立定期（每周）维修保养制度，设立台账。放水器内设
置有维修保养记录，每次必须在打开放水器顶盖后方可填写，记录每次检查维修保养的内容。维修保养内容包括润滑、除渣、清理、
维护等，确保每个放水器时刻保持完好状态。
为避免放水器因吹水过程中出水量大、煤渣杂物等造成损坏，我们对人工吹水流程进行了改进。在放水器进水口安装旁通，通过
阀门控制气流，使吹水过程中水及杂物不经过放水器而直接排进水漾内。
管理“规范化”
验钻
为加强打钻过程控制，提高钻孔效率，保证打钻质量，我们在-817轨道大巷施工的 5部钻机全部实行打钻视频监控管理，实
现钻孔施工、钻孔封孔及验收可视化，连续化。
为保证钻孔施工质量，矿总工程师、通风副总工程师每天随机抽取不少于 2个钻孔视频，通风科长、抽排区长（书记）、监控区
长（书记）每天随机抽取不少于 4个钻孔施工视频进行查看，只要发现一个钻孔施工过程中存在打钻、封孔、验钻等质量问题，即视
当天钻孔施工质量不合格，按费孔处理，必须补打，同时追究相关人员的责任。
钻孔排水
钻孔涌水来源分析
为了科学的确定每个钻场、钻孔排水时间，确保钻场钻孔排水更有效，我们对钻场、钻孔涌水源、涌水量进行了分析，认为钻孔
内的涌水源主要为砂岩裂隙水、巷道内生产用水及钻孔施工用水。
钻孔吹水时间的确定
选择有代表性的钻场、钻孔进行排水效果考察，得出每个钻场内所有钻孔排空水大约需要的时间，避免了钻场、钻孔盲目性分配
排水时间。
通过钻孔涌水量计算，每个钻场钻孔充满水后，总水量约为 15m3左右；单孔平均积水量约为 。每组钻孔在风压、风量保证
的情况下，吹水 5分钟后，基本可将孔内积水排空。
经考察，16个钻场 860个钻孔中，30%的钻场钻孔排空积水在 3小时后、50%钻场钻孔排空积水在 5小时后、20%的钻场钻孔排空
积水在 8小时后，即需要安排放水。因此，确定了不同钻场排水间隔时间分别为 3小时、5小时和 8小时，每组钻孔吹水时间为不小
于 5分钟。
吹水风压、风量保证
为了保证钻场钻孔排水效果，钻场钻孔采取“分组吹、加密吹、浓度低的钻孔单独吹”排水模式。
钻孔排水用风为井下系统压风，风压不小于 。为了保证排水风压、风量满足需要，要求每个钻场内的压风干管不少于 4吋，
钻孔高压连接软管不少于 2吋。每个钻场内均安装有压风气包，每个压风气包安设有 4~6个拨头，每个拨头与 10～15个钻孔连接，
实现分组吹水。对于个别出水量大、抽采浓度低的钻孔，采取挂牌吹水管理，单独接入压风进行强吹，保证钻孔排水效果；实现钻孔
抽采效果最大化。
规范吹水程序
首先对每个钻场排水间隔时间及每次排水需要时间进行核定。每小班安排专人根据核定的排水时间对钻场进行逐一排水。钻场排
水执行挂牌、编号管理，要求每次排水后在牌板上准确记录排水开始时间及排完水所需时间，并严格执行现场交接班制度，确保排水
质量。排水人员对当班排水质量负责，通风科、抽排区对排水效果负责督查。
为避免抽采自动计量装置因排水影响造成计量不准确甚至损坏，我们在延接抽采管路时，加长了抽采自动计量装置直管长度，将
抽采控制闸阀安装在计量装置的进气侧。钻场吹水时，关闭抽采控制阀门，使压风及吹出的水不通过抽采自动计量装置直接排除管路
外，避免高浓探头及流量传感器损坏。
为避免排水过程中引起风流瓦斯浓度超限，一方面保证巷道风量满足要求，另一方面排水初期控制压风供风量，避免排水过程中
高浓度瓦斯瞬间大量涌出；排水过程中，在出水口 范围内悬挂一部瓦斯便携仪，根据出水口瓦斯变化情况，随时调整压风风量。
每次排水结束、恢复抽采后，必须对钻场内所有钻孔及连接管进行气密检查，防止出现钻孔连接脱节及漏气现象。
图 2 钻场吹水操作流程
实现抽采“信息化”
-817m东翼轨道大巷每个钻场抽采汇流管路上均安装一套在线计量装置，每个钻场选择 2～3个代表性钻孔安装单孔计量装置；
抽采干管使用￠325mm旋进漩涡传感器；钻场自动计量装置汇流管选用￠159mm旋进漩涡或郑州光力传感器；单孔选用￠50mm旋进漩
涡传感器；充分考察钻场钻孔抽采效果。
为了保证自动计量装置的准确性及可靠性，监控中心及抽排队每小班均安排测试人员对现场每一套计量装置进行调校，确保浓度、
流量、负压等参数真实可靠，设备运转正常。
3 效果考察
截止目前，-817m东翼轨道大巷共完成了 16个钻场，860个钻孔的施工，其中 1～6#钻场（第一评价单元）已完成效果评价。16
个钻场中，钻场汇流管浓度均在 40%以上，最大达 80%以上。单孔浓度抽采 30天内均维持在 40%以上，新施工的钻孔一周内单孔浓度
均在 70%以上，做到了高浓度连续抽采。
通过对 1#、5#、10#钻场自动计量在线监测行效果考察，1#钻场抽采 30天平均抽采浓度为 %，抽采纯量 90
天平均抽采浓度为 41%，抽采纯量 30天平均抽采浓度为 %，抽采纯量 90天平均抽采
浓度为 %，抽采纯量 30天平均抽采浓度为 %，抽采纯量 60天平均抽采浓度为
%，抽采纯量
