高压水射流深穿透射孔试验研究

第26卷第10期 岩 土 力 学 V ol.26 No.10 2005年10月 Rock and Soil Mechanics Oct. 2005收稿日期：2004-09-28 修改稿收到日期：2005-01-21基金项目：国家重点基础研究发展规划（973）项目（No.2002CB412704）和国家自然科学基金（No.50374064，No.50334060）资助课题。

作者简介：殷黎明，男，1977年生，硕士研究生，现主要从事岩体节理及渗流方面的研究工作。

E-mail:dawn_77@ 。

文章编号：1000－7598－(2005) 10―1692―03高压压水试验在深钻孔中的应用殷黎明，杨春和，罗超文，王贵宾（中国科学院 岩土力学重点实验室，武汉 430071）摘 要：常规压水试验一般按三级压力、五个阶段进行。

三级压力一般分别为0.3，0.6，1 MPa 。

但对于水库大坝、深埋地下工程等水头很高的工程而言，常规压水试验结果不能反映实际水头压力作用下岩体的渗透特性。

试验在某花岗岩地区500 m 深孔中进行，因此选定压力阶段为2，4，6 MPa 。

试验段长度取为6.5 m ，钻孔中共取21个典型区段进行高压压水试验，试验结果表明，高压压水试验能很好地反映岩体透水性的变化规律。

该地区属低渗透岩体，因此在该地下工程灌浆处理裂隙岩体时最小灌浆压力值应不小于5 MPa 。

关 键 词：高压压水试验；透水率；渗透系数；水力劈裂 中图分类号：TU 459 文献标识码：AApplication of high water-pressure test to deep boreholeYIN Li-ming, YANG Chun-he, LUO Chao-wen, WANG Gui-bin(Key Laboratory of Rock and Soil Mechanics, Institute of Rock and Soil Mechanics, CAS, Wuhan 430071,China)Abstract: Generally, conventional water-pressure test is always carried out with five phases and three pressure stages, 0.3, 6 MPa and 1 MPa. But for some Engineerings with high water pressure such as the dam and deep covered underground ones, the results of the conventional water-pressure test can’t reflect the true permeability characteristic of the rock mass. The experiment is carried out in a 500m borehole of a granite region, and the pressure stages are designed as 2, 4 MPa and 6 MPa. 21 typical segments are selected to carry out high water-pressure test and the length of each segment is 6.5 m.The seepage law of this area is obtained through high water-pressure test. The permeability is relatively low. The grouting pressure should be larger than 5MPa when treat with fracture rockmass.Key words: high water-pressure test; permeability; permeability coefficient; hydraulic fracturing1 引 言裂隙岩体渗流是水电工程建设、核废料地质处置和油田开发等领域内经常遇到的问题，而裂隙岩体渗透性的确定又是渗流模型建立和计算预测中的关键。

高压水射流技术在煤矿爆破作业中的应用研究煤矿爆破作业是一项危险而又必要的工作，它在煤矿开采过程中起到了至关重要的作用。

然而，传统的爆破方法存在着一些问题，比如噪音、灰尘和振动等，对环境和工人的健康造成了一定的威胁。

因此，寻找一种更加安全、高效的爆破方法显得尤为重要。

近年来，高压水射流技术逐渐在煤矿爆破作业中得到应用，并取得了一定的成果。

高压水射流技术是利用高压水流对煤矿进行冲击和破碎，达到爆破的效果。

与传统的爆破方法相比，高压水射流技术具有以下几个优势。

首先，高压水射流技术可以减少噪音和振动。

传统的爆破方法会产生巨大的噪音和振动，对周围环境和工人的健康造成一定的危害。

而高压水射流技术则可以通过调整水流的压力和速度来控制冲击力的大小，从而减少噪音和振动的产生。

其次，高压水射流技术可以减少灰尘的产生。

在煤矿爆破作业中，传统的爆破方法会产生大量的灰尘，对工人的呼吸系统造成一定的伤害。

而高压水射流技术则可以通过水流的冲击力将煤矿直接破碎，减少了煤尘的产生，保护了工人的健康。

此外，高压水射流技术还可以提高爆破效率。

传统的爆破方法需要使用炸药来破碎煤矿，而高压水射流技术则可以直接利用高压水流对煤矿进行冲击和破碎，节省了炸药的使用，提高了爆破效率。

然而，高压水射流技术在煤矿爆破作业中还存在一些挑战和问题。

首先，高压水射流技术需要消耗大量的水资源，对水资源的需求较大。

其次，高压水射流技术的设备和技术要求较高，需要投入大量的资金和人力物力。

最后，高压水射流技术的应用范围相对较窄，只适用于一些特定的煤矿爆破作业。

为了解决这些问题，需要进一步开展高压水射流技术在煤矿爆破作业中的应用研究。

首先，可以研究如何提高高压水射流技术的效率，减少水资源的消耗。

可以考虑使用循环水系统，将使用过的水进行处理和过滤，以减少对水资源的需求。

其次，可以研究如何降低高压水射流技术的成本，提高其在煤矿爆破作业中的竞争力。

可以通过改进设备和工艺，降低投资和运营成本。

水力喷砂射孔机理实验研究
李根生;牛继磊;刘泽凯;张毅
【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2002(026)002
【摘要】根据材料冲蚀磨损理论和磨料射流切割原理,对利用水力喷砂射孔技术切割套管和近井地层岩石的机理及其影响因素进行了分析.在实验室条件下进行了水力喷砂射孔地面模拟实验,并在胜利油田现场进行了施工工艺设计和试验.实验结果表明,在压力为23～24 MPa的条件下,水力喷砂射孔能有效地穿透套管并在天然砂岩上射出直径30 mm以上、深达780 mm的孔眼,现场试验证实水力喷砂射孔油井增产效果明显.水力喷砂射孔增产的机理主要是解除近井地带污染,松弛密实圈,避免炮弹射孔的压实污染,增加地层渗透率并扩展油流通道.
【总页数】4页(P31-34)
【作者】李根生;牛继磊;刘泽凯;张毅
【作者单位】石油大学石油工程学院,山东东营,257061;石油大学石油工程学院,山东东营,257061;胜利油田有限公司采油工艺研究院,山东东营,257000;胜利油田有限公司采油工艺研究院,山东东营,257000
【正文语种】中文
【中图分类】TE257.1
【相关文献】
1.水力喷砂射孔孔道-裂缝起裂机理研究 [J], 曲海;刘营;许颖
2.水力喷砂射孔辅助压裂填砂机理与现场试验 [J], 宫俊峰;黄中伟;李根生;牛继磊
3.水力喷砂定点射孔力学机理 [J], 仝少凯;王祖文;杨小平;王伟;岳艳芳;骆裕明
4.水力喷砂射孔参数实验研究 [J], 牛继磊;李根生;宋剑;马利成;杜宝坛
5.水力喷砂射孔参数优化室内实验研究 [J], 付钢旦;李宪文;任勇;王在强;桂捷因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高压水射流技术在煤矿爆破作业中的应用研究煤矿爆破作业是煤矿开采过程中必不可少的环节之一。

传统的爆破方法存在一些问题，如噪音、震动、煤尘等环境污染问题。

为了解决这些问题，高压水射流技术应运而生。

高压水射流技术是一种利用高压水流对煤矿进行切割、破碎的方法。

它通过将水流加压到很高的压力，然后通过喷嘴将水流喷射到煤矿上，产生巨大的冲击力和切割力，从而实现煤矿的破碎和破裂。

高压水射流技术具有许多优点。

首先，它是一种无噪音、无震动的方法，可以有效地减少环境污染。

传统的爆破方法会产生巨大的噪音和震动，对周围居民和环境造成严重影响。

而高压水射流技术可以在不产生噪音和震动的情况下完成煤矿的破碎作业，大大降低了对环境的影响。

其次，高压水射流技术具有高效、节能的特点。

传统的爆破方法需要使用大量的炸药和爆破器材，不仅造成资源的浪费，还存在安全隐患。

而高压水射流技术只需要使用高压水泵和喷嘴等简单设备，不仅节约了能源和材料，而且提高了工作效率。

此外，高压水射流技术还具有灵活性和精确性。

传统的爆破方法往往无法精确控制爆破效果，容易造成煤矿的过度破碎或者不完全破碎。

而高压水射流技术可以根据具体需要调整水流的压力和流量，从而实现对煤矿的精确切割和破碎。

高压水射流技术在煤矿爆破作业中的应用研究也取得了一些成果。

研究人员通过实验和模拟分析，探索了高压水射流技术在不同煤层和煤岩中的适用性和效果。

他们发现，高压水射流技术可以有效地切割和破碎不同类型的煤矿，具有广泛的应用前景。

然而，高压水射流技术在煤矿爆破作业中仍面临一些挑战。

首先，高压水射流技术需要消耗大量的水资源。

在水资源紧缺的地区，这可能会成为一个问题。

其次，高压水射流技术的设备和操作成本较高，需要投入大量的资金和人力。

这对于一些小型煤矿来说可能不太实际。

为了解决这些问题，研究人员正在努力改进高压水射流技术。

他们正在研发新型的高效节能设备，以减少水资源的消耗。

同时，他们还在研究如何降低设备和操作成本，使高压水射流技术更加普及和可行。

深穿透水力射孔技术及其应用
深穿透水力射孔技术是一种水力地质勘探和处理技术，是指用高压流
体射出符合特定深度要求或射出特定深度射孔。

此技术能实现多种深度孔
洞的自动射出，并可达到高度精确的射孔深度，甚至是极小的尺寸。

因此，深穿透水力射孔技术可以用于地质勘探、工程建设以及其他工程领域的应用。

1、地质勘探：深穿透水力射孔技术可以用于勘查岩石的组成，构造
及地应力等信息，可以用于准确确定油气资源的储量以及评价地层的可采
用性。

2、应用于工程建设：深穿透水力射孔技术可以用于工程建设，可以
提供坚固的基础，包括地下水、地下结构、交通和公共基础设施等，可以
为其他后续操作提供必要的参数，保证其正常运行。

3、应用于建筑工程：深穿透水力射孔技术可以用于建筑工程中，用
于建筑物的加固及承重分析，以及建筑物地基的设计和施工。

4、用于环境监测：深穿透水力射孔技术可以用于环境监测，可以获
得准确的土壤、水文参数，可以对环境污染物进行快速侦测。

高压水射流钻扩一体化技术在桑树坪煤矿应用研究摘要:本文主要以高压水射流钻扩一体化技术在桑树坪煤矿的应用作为重点进行阐述，测定了试验区域的瓦斯基本参数，介绍了高压水射流钻扩一体化装置及工艺，考察了扩孔钻孔抽采半径、钻孔瓦斯流量衰减系数、钻孔流量，并与普通穿层钻孔进行对比分析，得出采用高压水射流钻扩一体化技术在消突效果方面优于普通穿层预抽钻孔。

关键词:高压水射流；钻扩一体化；区域预抽；防突陕西陕煤韩城矿业有限公司桑树坪煤矿3#煤层透气性差，属较难抽采煤层，煤体松软，突出类型为地应力主导型，矿井采用底板穿层钻孔区域预抽3#煤层条带瓦斯掩护3#煤层巷道掘进，由于煤体松软、透气性差，区域预抽消突效果不理想。

此次采用高压水射流钻扩一体化技术施工穿层钻孔，利用矿井抽采系统预抽3#煤层待掘巷道条带瓦斯，验证其在桑树坪煤矿单一煤层防治煤与瓦斯突出中的效果。

一、试验区瓦斯基本参数通过对试验区3#煤层瓦斯基本参数测定得出：煤层坚固性系数0.11~0.36，较松软；瓦斯放散初速度8~22，瓦斯放散能力一般，部分构造松软煤区域煤层瓦斯放散能力较强。

水分0.84~1.01%，灰分11.39~14.37%，挥发分14.42~15.25%，真密度1.40~1.45t/m3，视密度1.36~1.40t/m3，孔隙率2.86~3.50%，吸附常数a 为20.5650~27.2686m3/g，b为0.9859~1.3535MPa–1。

瓦斯压力P与突出敏感指标K1值有良好的线性关系，如图1所示。

对应瓦斯压力0.74 MPa的K1值为0.17~0.47 mL/g·min0.5，小于参考临界值0.5 mL/g·min0.5；掘进面实际考察测定K1值测定结果均较小，即使在部分有动力现象区域，测定的K1值也未超过参考临界值，瓦斯解吸特性较差，瓦斯参与突出的能力较弱。

通过K1-P曲线看，采用K1值作为局部突出危险性预测指标敏感性不足。

煤矿井下钻孔高压水力压裂技术研究与应用研究报告1. 引言煤矿井下钻孔高压水力压裂技术是一种通过利用高压水将岩层破碎以提高煤矿开采效率的方法。

本研究旨在对这一技术进行深入研究，并探索其在实际应用中的潜在效益。

2. 研究背景煤矿开采过程中，传统的机械采矿方法在某些复杂岩层条件下存在效率低下的问题。

钻孔高压水力压裂技术作为一种新兴的开采方法，被认为能够显著提高煤矿的开采效率。

3. 技术原理3.1 高压水力压裂原理高压水力压裂技术利用高压水通过钻孔进入岩层，形成高压水射流。

高压水射流对岩层施加压力，导致岩层破碎。

通过不断重复压裂操作，可以将煤层有效地破碎。

3.2 技术流程矿井井下钻孔高压水力压裂技术一般包括以下流程： 1.钻孔：选择合适位置进行钻孔，通过钻孔设备将钻孔深入到目标煤层。

2. 压裂液的配制：根据煤层的特性和压裂需要，选取合适的压裂液成分和浓度。

常见的压裂液成分包括水和添加剂等。

3. 高压水射流压裂：将压裂液通过钻孔注入到煤层中，通过高压水射流将煤层进行压裂。

4. 压裂效果评估：通过对压裂后的煤层进行评估，判断压裂效果是否满足预期。

4. 技术优势煤矿井下钻孔高压水力压裂技术具有以下优势： - 提高煤矿开采效率：通过将煤层破碎，增加煤层与水的接触面积，提高了煤层的可开采性。

- 减少煤尘产生：钻孔高压水力压裂技术采用水力破碎岩层，相比传统机械破碎方法，能够有效减少煤尘的产生，改善井下工作环境。

- 降低能耗：相比传统机械破碎方法，钻孔高压水力压裂技术在能耗方面有一定的优势，因为其主要依靠高压水射流进行破碎。

5. 应用案例5.1 煤矿井下开采煤矿井下钻孔高压水力压裂技术广泛应用于煤矿井下的煤炭开采过程。

通过在煤层中进行钻孔并施加高压水射流，可以显著提高煤炭的采取率与产量。

5.2 土壤改良除了煤矿开采外，钻孔高压水力压裂技术也可以应用于土壤改良领域。

通过在土壤中进行钻孔并施加高压水射流，可以改良土壤的结构和渗透性，提高土壤的可利用性。

水射流技术的几种新应用高压水射流技术经多年研究已被广泛应用于煤炭、石油化工、交通运输、钢铁、机械等行业，用来清洗、切割和破岩。

目前高压水射流技术已形成一套系统的理论构造，成为一门独立的技术学科。

该研究方向上的主要研究内容有：超短半径程度井钻井技术超短半径是指垂直井眼内钻成曲率半径仅为0.3米的程度井。

钻超短半径程度井中存在着曲率半径极短和破岩两大难题，国外仅有美国有此技术。

在该技术研究方向上，射流研究室已解决了定向造斜、水力破岩钻井两大难题，高压软管携带柔性钻具以极短的弯曲半径通过导向器实现从垂直到程度方向的转向；钻进为完全的高压水射流破岩和液力推动技术；径向程度井从已下入套管的垂直井眼中钻入，并可在井下一个层位和多个层位布置多个辐射状的径向程度井眼；井眼轨迹可以通过高压射流和连续油管牵引技术控制等，打破了国内在径向钻井技术的瓶颈问题，填补了空白。

高压水射流穿透射孔技术高压水射流射孔完全利用水力作用，冲开套管和地层，射孔深度达3米左右,大大超过了近井地层污染带，并抑制了炮弹射孔粉压作用造成的二次污染，是低渗地层完井、地层改造、进步采收率的一项有效新技术。

高压水射流研究中心经过七年研究攻关，已研制成功“高压水射流深穿透射孔装置〞样机，正进展室内和现场试验。

高压水射流处理近井地层增产增注技术该工具由过滤器、单向器、扶正器、阻尼器、旋转喷头和喷嘴组成。

施工时利用油管将该工具送至井下射孔层段，地面水泥车开泵打压，高压水通过油管送至喷嘴喷出，喷头旋转速度由阻尼器控制，工具在射孔段边旋转边缓慢上下挪动，可产生三种物理作用：低频旋转水力脉冲波，高频空化冲击波，空化噪声超声波。

三种效果综合作用，到达解堵增注目的。

该工具施工简单、能量集中、处理深度大、无污染，可根据不同堵塞类型选参数. 自1995年以来，该技术已在辽河、成功、大港、华北、长庆、大庆、新疆等油田推广应用，目前已在油井和注水井中施工近300口，有效率90%以上，油井中平均增油20%-30%，注水井平均增注30%-130%，有效期90天以上，具有良好的经济和社会效益。

高压水射流与机械开挖联合破岩技术机理研究陈向利发布时间：2023-05-30T08:07:23.078Z 来源：《建筑创作》2023年6期作者：陈向利[导读] 本文以呼和浩特至北海国家高速公路湖南省炉慈段太平镇隧道开挖施工为例，结合隧道实际围岩情况，重点研究了高压水射流与机械开挖对掌子面开挖的围岩破碎机理。

使用有限元手段结合现场实验数据修正，建立了力学分析模型，根据分析结果确认该围岩条件下最优施工参数及施工顺序，进而优化各项施工措施。

中铁九局集团第七工程有限公司辽宁沈阳 110000摘要：本文以呼和浩特至北海国家高速公路湖南省炉慈段太平镇隧道开挖施工为例，结合隧道实际围岩情况，重点研究了高压水射流与机械开挖对掌子面开挖的围岩破碎机理。

使用有限元手段结合现场实验数据修正，建立了力学分析模型，根据分析结果确认该围岩条件下最优施工参数及施工顺序，进而优化各项施工措施。

通过研究可以看出，高压水射流与机械开挖联合破岩技术对软弱围岩破碎有极好的施工效果和推广前景。

关键词：高压水射流；铣挖法；施工关键参数Study on the mechanism of high pressure water jet and mechanical excavation Xiang-li Chen（China Railway Ninth Group Seventh Engineering Co，Ltd，Shenyang 110000，Liaoning）Abstract：Taking the excavation construction of tunnel in Taiping Town of The National Expressway from Hohhot to Beihai in Hunan Province as an example，combined with the actual surrounding rock situation of the tunnel，the paper mainly studies the crushing mechanism of surrounding rock between high pressure water jet and mechanical excavation.The mechanical analysis model is established by using the finite element method combined with the field experimental data correction，confirming the optimal construction parameters and construction sequence under the surrounding rock condition，and then optimizing the construction measures.It can be seen from the study that the joint rock breaking technology of high pressure water jet and mechanical excavation has excellent construction effect and promotion prospect for weak surrounding rock crushing. Key words：High pressure water jet；milling method；construction key parameters.0 引言高压水射流与机械开挖联合破岩技术，是指将高压水射流按照一定的要求布置在机械刀具周围，辅助机械刀具达到增加破岩能力的一种新型破岩技术。