### 碎软煤层顺层钻孔水力割缝增透技术研究
#### 概述
本研究针对碎软突出煤层透气性差、瓦斯抽采时间长且抽采难度大的问题，提出了一种高压水力割缝技术，并在新疆艾维尔沟矿区4号煤层进行了现场试验。该技术旨在通过改善煤层的渗透性，从而有效提高瓦斯的抽采效率。
#### 高压水力割缝技术原理
高压水力割缝技术是利用高压水流对煤层进行切割，形成裂缝，进而增加煤层的渗透性的一种方法。其基本原理是利用高压泵将水加压至一定的压力值（本研究中为55MPa左右），然后通过钻孔中的特殊喷嘴喷射到煤层中，利用高速水流的动能对煤体进行切割，形成一系列微裂隙，这些裂隙能够显著提高煤层的渗透性，为后续的瓦斯抽采创造有利条件。
#### 实验设计与结果分析
1. **实验布置**：在新疆艾维尔沟矿区4号煤层内，分别施工了7个高压水力割缝钻孔和7个普通抽采钻孔。
2. **参数考察**：
- 割缝压力：本研究中确定的合理割缝压力约为55MPa。
- 割缝半径：在55MPa的压力条件下，割缝5分钟后形成的割缝半径大约为0.89m。
3. **抽采效果对比**：
- 日单孔抽采浓度、单孔抽采流量和抽采纯量方面，高压水力割缝钻孔相较于普通抽采孔至少提高了2倍以上。
- 在最初的22天里，高压水力割缝钻孔的抽采效果明显优于普通抽采孔；但随着时间的推移，抽采效果的衰减速度较快，大约30天后，两者的抽采效果基本相当。
#### 技术特点及优势
1. **提高煤层渗透性**：高压水力割缝技术能够有效地在煤层内部形成裂缝网络，显著提升煤层的渗透性能。
2. **增强瓦斯抽采效率**：通过提高煤层的渗透性，可以有效缩短瓦斯抽采的时间，降低抽采难度。
3. **适应性强**：对于碎软突出煤层等难处理煤层，高压水力割缝技术展现出较好的适用性和效果。
#### 存在的问题与挑战
1. **技术适用范围**：虽然本研究显示高压水力割缝技术在4号煤层应用效果良好，但不同煤层的具体情况可能会影响技术的实际应用效果。
2. **成本控制**：高压水力割缝技术涉及到高压泵、特殊喷嘴等设备的投资，如何平衡技术投入与经济效益是实际应用中需要考虑的问题。
3. **安全问题**：高压水流的应用需要特别注意安全问题，包括但不限于操作人员的安全防护、设备的安全运行等。
#### 结论
高压水力割缝技术作为一种有效的提高碎软突出煤层瓦斯抽采效率的方法，在新疆艾维尔沟矿区4号煤层的试验中取得了显著的效果。通过合理的割缝压力设置（约55MPa）和割缝时间控制（5分钟），可以在煤层中形成有效的裂缝网络，显著提高煤层的渗透性，进而改善瓦斯抽采效果。尽管存在一些挑战，如技术的适用范围、成本控制以及安全问题等，但高压水力割缝技术仍具有广泛的应用前景和发展潜力。
