高壓水力割縫技術(shù)操作設(shè)計(jì)

*礦高壓水力割縫作業(yè)的推廣應(yīng)用*煤礦 *我公司防突工作向來(lái)是制約我礦生產(chǎn)的一大難題，煤層注水、壓裂、瓦斯消融劑、水利沖孔均在我礦施行過(guò)，但是我們公司的防突工作一直跟不上生產(chǎn)進(jìn)度，為了加快我礦消突工作的進(jìn)行，特與重慶大學(xué)聯(lián)合在我礦11011軌道及膠帶底板巷進(jìn)行水力割縫試驗(yàn)，同時(shí)為了便于將高壓水力割縫技術(shù)在我公司推廣，特制定出該高壓水力割縫作業(yè)流程，以供施工人員學(xué)習(xí)。一、高壓水力割縫技術(shù)原理高壓水力割縫技術(shù)是一種具有壓力脈沖特性、自激空化特性和切割破碎煤巖特性的新型射流形式，能以高度聚能的射流束在煤巖上產(chǎn)生沖蝕、空化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖的切割破碎。利用高壓水力割縫在低透氣性煤體中鉆深孔、切縫能夠增大煤層瓦斯涌出自由面，促使煤體大范圍快速卸壓，提高煤層透氣性。同時(shí)高壓水力割縫的壓力脈動(dòng)沖擊在鉆孔、煤縫隙周圍煤體中產(chǎn)生交變應(yīng)力，促使煤體動(dòng)力致裂，激發(fā)裂隙連通，進(jìn)一步增強(qiáng)煤層透氣性及瓦斯解析；且高壓水力割縫空化效應(yīng)產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓和空化聲振，進(jìn)一步強(qiáng)化吸附瓦斯解析。二、高壓水力割縫主要設(shè)備（一）、高壓水力割縫系統(tǒng)主要設(shè)備、器材構(gòu)成： 高壓乳化液泵、鉆機(jī)（初定為ZYW-1200鉆機(jī)）、高壓脈沖水射流專用密封鉆桿、腳踏開(kāi)關(guān)、鉆割一體化鉆頭（重慶大學(xué)提供）、25高壓管、密封圈、耐震壓力表等。（二）、高壓水力割縫系統(tǒng)裝備連接示意圖如下：1-水箱； 2-乳化泵； 3.高壓水管；4-腳踏開(kāi)關(guān)；5-高壓密封輸水器；6-鉆機(jī)；7-高壓鉆桿；8-鉆割一體化鉆頭三、高壓水力割縫操作規(guī)范高壓水力割縫技術(shù)在實(shí)施中規(guī)范操作主要包括三個(gè)階段：設(shè)備準(zhǔn)備與連接階段、檢查階段、實(shí)施階段。（一）、設(shè)備準(zhǔn)備與連接階段1、井下供水系統(tǒng)準(zhǔn)備；此部分準(zhǔn)備主要包括水在施工過(guò)程中連續(xù)供給、水流量能否滿足高壓水壓力達(dá)到所需要壓力要求，保證供水系統(tǒng)與施工系統(tǒng)連接的完好性。鉆機(jī)、泵箱、連接管線等運(yùn)到施工地點(diǎn)后，安裝完畢、支撐牢固，連接好管線，乳化液泵設(shè)在主井底及東區(qū)瓦斯泵站，開(kāi)泵人員必須會(huì)調(diào)整乳化液泵輸出壓力。泵箱供水應(yīng)采用1趟不少于50mm管路供水，并隨時(shí)注意觀察供水情況，防止出現(xiàn)泵箱內(nèi)水量不足。采用專用高壓水力割縫專用鉆頭、切割頭、水辮、25高壓截止閥。2、排水系統(tǒng)準(zhǔn)備；由于高壓水要從孔內(nèi)排出，起到?jīng)_刷排渣作用，為了防治水對(duì)井下施工環(huán)境造成影響，施工前必須做好排水系統(tǒng)準(zhǔn)備，主要包括：排水溝、沉淀池及排水孔布置及其連通性。由于割縫出煤較多且粘稠，割縫地點(diǎn)安排4人。3、供電系統(tǒng)準(zhǔn)備；在準(zhǔn)備階段要連接好供電系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，保證在施工過(guò)程中保持供電不間斷性，確保在施工地點(diǎn)瓦斯?jié)舛瘸迺r(shí)能自動(dòng)切斷設(shè)備電源。（二）檢查階段設(shè)備安裝連接準(zhǔn)備工作完成后，必須對(duì)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，其主要內(nèi)容是：1、施工地點(diǎn)巷道頂板、環(huán)境是否完整安全；2、施工地點(diǎn)配風(fēng)量是否符合規(guī)程及公司規(guī)定要求；3、供水、排水、供電系統(tǒng)是否滿足措施規(guī)定要求；4、鉆機(jī)、壓力泵等設(shè)備安置是否合理、牢固可靠，角度是否符合要求；5、相關(guān)安全技術(shù)措施是否落實(shí)到位；6、操作人員是否經(jīng)過(guò)培訓(xùn)持證上崗；7、高壓水泵及供水管路連接處是否牢固可靠、無(wú)泄漏；8、高壓管路連接系統(tǒng)是否牢固可靠、無(wú)泄漏；9、高壓輸水器是否處于完好工作狀態(tài)；10、整個(gè)系統(tǒng)的連接情況和密封狀態(tài)是否安全可靠；11、測(cè)試各種鉆頭的噴嘴射程和射流發(fā)散情況。12、實(shí)施高壓水力割縫現(xiàn)場(chǎng)操作人員配備必須保證不少于3人。即：壓力泵司機(jī)、鉆機(jī)操作工、鉆桿連接安全監(jiān)視工。（三）、實(shí)施階段前兩個(gè)階段完成后，進(jìn)入割縫實(shí)施階段，具體流程圖如下。 1、首先開(kāi)啟高壓水泵，控制截止閥，調(diào)整鉆機(jī)端壓力，壓力由低到高5MPa8MPa11MPa15MPa20MPa25MPa，水經(jīng)過(guò)高壓水管進(jìn)入鉆桿內(nèi)，最后從割縫噴孔流出，然后鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)鉆頭對(duì)煤層周邊煤體進(jìn)行切割，供水壓力控制在20-25MPa之間。2、每割完一個(gè)孔后，控制截止閥，讓水經(jīng)過(guò)高壓水管返回水箱內(nèi)，然后撤卸鉆桿。3、撤卸完鉆桿后，控制截止閥，使水通過(guò)高壓水管和鉆桿進(jìn)入孔內(nèi)，先向孔內(nèi)輸送一段時(shí)間的水清除孔內(nèi)的殘?jiān)茹@孔返水正常后，再割縫。四、注意事項(xiàng)1、實(shí)施高壓水力割縫前，相關(guān)人員必須經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)，學(xué)習(xí)乳化泵、鉆機(jī)操作規(guī)程，并經(jīng)考試合格，持證上崗。2、乳化泵必須安設(shè)于進(jìn)風(fēng)流中，安設(shè)牢固可靠，乳化泵的開(kāi)啟采用遠(yuǎn)控按鈕操作，遠(yuǎn)控按鈕置于鉆機(jī)鉆工操作位置。3、高壓管及鋼鞭管必須用不少于12#鉛絲（或游絲繩）固定于巷幫，以防擺動(dòng)或脫節(jié)傷人。4、高壓水力割縫的鉆機(jī)操作臺(tái)、泵站必須安設(shè)在施工點(diǎn)進(jìn)風(fēng)側(cè)45m處的安全位置，且能清楚觀察鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、延接鉆桿和孔內(nèi)返水情況。5、乳化泵至鉆機(jī)之間供水管路必須采用高壓管（承載壓力40MPa），同時(shí)在鉆機(jī)處安設(shè)腳踏式三通閥（承載壓力30MPa），各連接部件采用鋼鞭管（承載壓力40MPa）連接。6、開(kāi)啟乳化泵后必須觀察各聯(lián)接頭是否存在卸漏情況，否則，必須立即停止施工進(jìn)行處理，特別是在高壓開(kāi)啟之前人員嚴(yán)禁正對(duì)有可能卸漏的各聯(lián)接頭，防止高壓水傷人。7、鉆桿必須使用完好無(wú)損的水力割縫專用鉆桿；連接鉆桿時(shí)，首先檢查鉆桿內(nèi)及連接螺紋處是否有異物，如有必須清除，然后在鉆桿的外絲扣端加專用密封墊圈，以保證鉆桿連接處可靠密封。8、鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆機(jī)操作工必須隨時(shí)觀察鉆孔內(nèi)返水情況和鉆進(jìn)有無(wú)異常，如出現(xiàn)返水量變小或有卡鉆現(xiàn)象時(shí)，必須立即停止鉆進(jìn)，查找原因，處理好后才能繼續(xù)鉆進(jìn)。9、撤卸鉆桿時(shí)，嚴(yán)禁使用其它物件敲打水力割縫專用鉆桿，施工結(jié)束后鉆桿必須裝進(jìn)工具箱進(jìn)行上鎖管理。10、施工現(xiàn)場(chǎng)必須將所有的工具、材料堆放整齊，撤退路線保持暢通無(wú)阻。11、開(kāi)鉆前，施鉆人員必須嚴(yán)格執(zhí)行“敲幫問(wèn)頂”制度。12、高壓水力割縫期間，所有進(jìn)入施工地點(diǎn)人員必須隨身攜帶壓縮氧自救器，每班由班(組)長(zhǎng)帶一臺(tái)便攜式瓦檢儀懸掛于施工點(diǎn)回風(fēng)側(cè)5m范圍內(nèi)，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1%時(shí)必須立即停止施工，嚴(yán)禁瓦斯超限作業(yè)。13、施工期間將施工地點(diǎn)供電開(kāi)關(guān)等其它電器設(shè)備必須進(jìn)行墊高保護(hù)。14、施鉆過(guò)程中操作鉆機(jī)人員必須隨時(shí)觀察鉆進(jìn)過(guò)程中鉆孔內(nèi)動(dòng)力現(xiàn)象，如出現(xiàn)堵孔、卡鉆、抱鉆等異常情況立即停止施工，并立即向礦調(diào)度室匯報(bào)處理。15、施鉆地點(diǎn)必須按規(guī)定安設(shè)瓦斯監(jiān)測(cè)傳感器，每周調(diào)校，并作斷電實(shí)驗(yàn)，確保瓦斯超限斷電可靠。16、機(jī)電部門每周對(duì)該區(qū)域電器設(shè)備進(jìn)行失爆檢查，杜絕電器失爆。17、乳化泵調(diào)壓、并聯(lián)運(yùn)行連接部件由機(jī)電部門負(fù)責(zé)檢查，壓力指示必須完好準(zhǔn)確，水力割縫系統(tǒng)安裝完成后由礦機(jī)電副礦長(zhǎng)負(fù)責(zé)組織機(jī)電、通風(fēng)、安監(jiān)、瓦斯抽采等部門驗(yàn)收合格后才能投入實(shí)施。18、每班實(shí)施高壓水力割縫前，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人必須對(duì)高壓管件進(jìn)行認(rèn)真檢查，確認(rèn)無(wú)安全隱患后方能開(kāi)始作業(yè)。19、高壓水力割縫施工結(jié)束后，施工人員必須