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1、高压磨料射流割缝消突技术研究实施方案高压磨料射流割缝快速消突技术工业性试验是根据煤矿安全规程、防治煤与瓦斯突出细则、晋城煤业集团瓦斯治理技术管理若干规定等规定，按防突分区治理原则，结合现场实际情况和高压磨料射流割缝能力，制定高压磨料射流割槽快速消突技术工业性试验实施方案。拟采取的技术措施拟采用的技术方案是：高压磨料射流割缝消突技术与钻孔相结合的技术措施，以实现工作面前方煤体的快速卸压和瓦斯排放。1高压磨料射流切割技术工作原理高压磨料射流切割技术是上世纪九十年代由国外引进的高新技术，它是以高压水为介质，通过磨料发生装置使磨料获得能量，磨料与水的混合浆体从喷嘴喷射出来，形成能量高度集中的一股，磨料
2、粒子本身有一定的质量和硬度，因此磨料水射流具有良好的磨削、穿透、冲蚀的能力。它能完成对金属和非金属的切割或破碎。如图所示，从高压泵（无锡威顺：BRW80L/min；35MPa乳化液泵）出来的高压水分成三路：第一路高压水到达磨料发生器的顶部，迫使磨料往下运动；第二路高压水经过单向阀到达磨料发生器底部的混合腔，依靠水的流动将磨料罐中流下来的磨料携带走；第三路高压水称为旁通水路，高压泵出来的高压水经过旁通水路直接送到磨料罐的下游，引射出混合腔里磨料浆，第二、三路的流体混合均匀后，从磨料喷嘴流出。高压磨料割缝装置主要是由高压泵站、高压磨料发生装置、高压磨料喷枪组件、液压控制系统等组成，如图所示。 图5
3、-1 高压磨料射流割缝装置系统示意图1.高压水泵箱 2.高压水泵 3.单向阀 4.磨料混合腔 5.压力表6.操纵阀 7.截止阀 8.高压胶管 9.喷枪支架 10.煤壁 11.高压磨料喷嘴12.球形铰接固定器 13.喷枪14.高压磨料发生装置15.加磨料入口试验方法与安全措施（1）高压磨料射流割缝卸压试验过程中防突科、掘进队领导以及中国矿大工作人员要现场跟班，确保试验安全。（2）每次试验前必须检查高压磨料射流割缝机具、高压胶管是否破损、漏水，井下每次施工完毕由跟班干部指定专人负责整理，盘好放置在指定地点。（3）高压泵开启前，具有上岗证书的开泵司机要详细检查高压泵的润滑情况及水箱的水位。（4）试验
4、时在迎头位置安装瓦斯探测仪，高压磨料射流割缝时，发现瓦斯探测仪读数超过0.8%时立即打开卸压阀以防止瓦斯超限。（5）高压磨料射流割缝时，由防突科指派专人负责操作喷杆和控制阀，其他人员全部远离工作面迎头，并由防突科跟班干部负责观山，发现异常（瓦斯、动力现象等）及时停止施工，采取措施。(6) 割缝时，把喷头向下伸至孔里3米左右时通知开泵，喷头送至孔底时，关闭卸载阀，迎头压力表显示压力达到30MPa时，开始向外切割，切割至距孔口2米时，按顺时针方向旋转90度，再进行切割，如此循环，旋转4次，成“十”字切割方式，每孔切割时间不得低于20min，割缝角度及次数由现场跟班人员确定。 (7)每次施工之前煤巷
5、掘进队防爆电工要进行防失爆检查，严禁电气失爆。（8）熟悉煤与瓦斯突出预兆，有声预兆：煤层中有煤炮声，出现由远而近的雷鸣声、机枪、鞭炮声，深部煤层或岩层出现劈裂声，有时引起煤壁震动，支架发出劈哩啪啦声等。无声预兆：煤层结构发生变化，如层理紊乱、煤变软变暗、干燥、易粉碎或煤层倾角变大、煤层厚度变化煤层出现分岔，工作面压力增大，掉碴，片帮，煤壁外鼓，瓦斯涌出量增大或忽大忽小，打钻时夹钻、顶钻、喷孔等现象。（9）割缝钻孔必须严格按设计施工，不得私自更改，钻孔施工过程中，由现场瓦检员负责进行检查、验收，每次割缝前，由各科室跟班人员重新检查，若发现未按设计施工通知进行割缝作业，对当班瓦检员进行罚款，对掘进
6、队进行罚款。（10）安全避灾：施工期间瓦斯探测仪悬挂于工作面迎头位置。施工队进行全员防突知识培训，了解煤与瓦斯突出的有声预兆和无声预兆，发现异常立即停电撤人。发生煤与瓦斯突出事故时，人员迅速戴上自救器，撤离危险区域，来不及撤人时，可就近到压风自救处避难。巷道内物料要码放整齐，确保行人路线的畅通，在发生灾害时能及时、顺利撤离。高压磨料射流割缝防突技术措施 工作面高压磨料射流割槽孔钻孔保持5米超前距，排放钻孔孔径75mm，孔深（投影长度）13m，终孔间距0.8 m，控制工作面巷道断面内及巷道断面轮廓线外3 m。煤层的软分层厚度在1m范围内，就布置一排高压磨料射流割槽钻孔，割槽钻孔尽量布置在软分层中
7、间。如图所示。孔号1234567角度（0）7479849096101106附图 工作面高压磨料射流割槽钻孔布置排放时间根据现场试验情况确定。割槽钻孔必须按设计施工至设计深度，终孔控制到巷道轮廓线以外3m。现场配备钢卷尺、坡度规等测量工具严格按设计进行测量，确保钻孔施工的精确度（角度误差不得大于1度）。在地质构造破坏带或煤层赋存条件急剧变化处，由地质测量科及时探明情况，向通风科提供地质变化参数，由通风科调整钻孔设计，由矿总工程师批准后方可施工。防治突出措施的效果检验（1）掘进工作面采用“钻屑指标法”进行工作面突出危险性效果检验。在掘进工作面打3个直径42mm，孔深810m的钻孔。钻孔按通风科设计
8、施工，应尽可能布置在软分层中，一个钻孔位于巷道工作面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点位于巷道轮廓线外24m处（即控制巷道部位及两帮24米范围）； （2）钻孔每打1m 测定钻屑量一次，每隔2m测定一次钻屑解吸指标。根据每个钻孔沿孔长每米的最大钻屑量Smax和钻屑解吸指标K1值预测工作面的突出危险性。采用钻屑指标法预测工作面突出危险性时，各项指标的突出危险临界值参照防治煤与瓦斯突出细则表13，即：K10.5mL/（gmin1/2），最大钻屑量Smax6kg/m。（3）采用钻屑指标法效检突出危险性，当效检为无突出危险时，每效检循环应留有2m的预测超前距。（4）实测得到的任一指标钻屑量Smax
9、值、K1值等于或大于临界值时，该工作面测定为突出危险工作面；应执行防治突出措施进行消突，即施工瓦斯抽放钻孔或超前瓦斯排放钻孔。（5）、执行局部防治突出措施后，按“钻屑指标法”的测定方法进行措施效果检验。检验孔孔深应小于或等于措施孔，并应布置在两个措施孔之间。如果测得的指标值都在该煤层突出危险临界值以下，则认为措施有效；反之，认为措施无效。当措施无效时，无论措施孔还留有多少超前距，都必须采取防治突出的补充措施（即延长时间抽放或排放），并经措施效果检验有效后，方可采取安全措施施工。通风科必须填写防治突出措施效果检验单，并报矿总工程师审批。当检验孔孔深等于措施孔孔深（检验与措施孔孔深均采用钻孔向巷道
10、掘进方向的投影孔深，简称投影孔深）时，经检验措施有效后，必须留有5m投影孔深的超前距（如措施孔深为10米，检验孔深为10米，允许掘进5米）。当检验孔孔深小于措施孔深，且两孔投影孔深的差值不小于3m时，经检验措施有效后，可采用2m投影孔深的超前距（如措施孔为13m，检验孔为10m，允许掘进6m）。安全防护措施（1）建立安全可靠的通风系统。 掘进开口前调整好巷道内全风压风量，维护好通风设施，建立独立稳定的通风系统。掘进面要安装两台大功率局部通风机，一开一备，实现自动切换和三专两闭锁。严禁局部扇风机发生循环风；保持回风系统巷道通畅，回风系统巷道内不得有阻塞风流的设施。局扇吸入风量小于该巷道进风量的7
11、0%。并保持敷设风筒段巷道内风速不小于0.25米/秒。（2）工作面建立压风自救系统，距工作面迎头距离2540米安设4组40台压风自救装置，保持正常供风，完好使用，压缩空气供给量每人不少于0.1m3/min。（3）工作面派专职瓦检员随时检查瓦斯，观察突出预兆，监督执行防突措施。工作面出现瓦斯超限，立即停止作业，查明原因，采取措施，进行处理，并向矿调度室汇报。（4）掘进工作面必须装备安全监控系统，保持可靠性和灵敏性，工作面、回风流及风机前要设置量程10%的甲烷传感器，工作面、回风流、风机前瓦斯超限能立即切断进、回风侧所有非本质安全型电气设备电源。(5)电气设备必须每天有专职电工负责检查维护，确保防
12、爆性能可靠。(6)工作面应及时支护，严禁空帮、空顶，最大不超过200mm；顶、帮破碎部位要采取锚、网措施，防止垮落事故和诱导突出。(7)进入工作面的每个人员必须随身携戴隔离式自救器。工作面必须保持避灾路线畅通，并设置明显的避灾路线图和路标。其它安全管理措施试合格，才允许到工作面作业。工作面所有作业过程中，安监员、瓦检员、班组长、跟班队长都必须随时观察突出预兆，若出现地质变化，煤层结构变化、煤壁发冷、煤炮声、瓦斯变化异常、打钻喷孔、顶钻等突出预兆时，工作面立即停止作业，全体人员沿避灾路线撤到进风风流中，向矿调度室汇报，听候处理；情况危急时，人员立即撤到地面。防突措施钻孔（抽放孔、排放孔等）必须严格按设计施工，不符合设计要求的钻孔必须返工或采取补救措施；如因操作原因，要追究施工人员的责任。防突措施钻孔达不到设计深度，留不足规定的超前距时，不得向前掘进，并应向矿调度室汇报，通风科及地质人员查明原因后，由矿总工程师决定处理措施。7
