作者：張永將 陸占金

單位：中煤科工集團重慶研究院有限公司瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室

摘要：現有割縫（擴孔）裝置對于中硬或堅硬煤層割縫效率低，配套安全防護措施相對較少，未能實現遠程操控割縫作業。為了解決中硬或堅硬煤層安全、高效割縫增透難題，亟需研制更高壓力的割縫成套裝置。在綜合考慮設備效率、割縫深度及割縫排渣所需流量的基礎上，研制了高壓清水泵；通過分析鉆孔流場分布規律，依據水射流理論，研制了高低壓轉換割縫器；依據鉆孔排渣原理，采用整體加工工藝，研制了淺螺旋整體鉆桿；依據窄縫黏性流體流動理論，采用間隙密封設計，研制了超高壓旋轉水尾；基于煤礦井下巷道條件的多變性，根據高壓清水泵的額定壓力、額定流量確定了溢流閥的設計要求，研制了高壓遠程操作臺；綜合分析耐壓性及遠距離割縫作業沿程阻力損失，研制了超高壓液壓軟管。通過關鍵部件的研制，成功研制了ZGF-100(A)型超高壓水力割縫裝置，成套裝置工作壓力達100MPa，具備鉆割一體化功能，可實現100m以上遠程操控，并配套研制了安全防護裝置，形成了超高壓水力傳輸的安全防護系統，同時，對成套裝置空載運行、工作壓力、工作流量、密封性能、耐壓性能等8項內容進行了安全檢測，檢測內容均符合國家相關檢測要求。現場應用結果表明：采用超高壓水力割縫裝置對煤層進行卸壓增透，穿層鉆孔割縫平均單刀出煤量0.85t，割縫半徑1.78～2.18m，可提高鉆孔瓦斯抽采純量2.0倍以上，縮短抽采達標時間50%以上；順層鉆孔在鉆孔工程量減少47%條件下，單孔抽采純量提高2.0～2.5倍，縮短掘進循環施工周期60%以上，說明該方法割縫效率高，割縫后煤層卸壓增透效果顯著。