一種塊煤開采用超前預(yù)裂方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種塊煤開采用超前預(yù)裂方法，采用二氧化碳預(yù)裂與水壓致裂相結(jié)合的方法，沿煤層工作面推進方向，由近至遠(yuǎn)分多個節(jié)段對需開采煤層進行工作面超前預(yù)裂；對任一個節(jié)段超前預(yù)裂時，過程如下：一、鉆孔：在當(dāng)前預(yù)裂節(jié)段上鉆取預(yù)裂鉆孔；二、二氧化碳預(yù)裂：先在所鉆的各預(yù)裂鉆孔內(nèi)均安裝二氧化碳預(yù)裂器并進行封孔，再起爆預(yù)裂；三、注水管安裝：在各預(yù)裂鉆孔內(nèi)均安裝高壓注水管并進行封孔；四、水壓致裂：通過高壓注水管向各預(yù)裂鉆孔內(nèi)注水進行水壓致裂。本發(fā)明方法步驟簡單、設(shè)計合理且簡單易行、使用效果好，能有效解決現(xiàn)有深孔爆破預(yù)裂方法存在的不安全、污染嚴(yán)重、投入成本較高、使用效果較差等問題，能有效提高綜采工作面的塊煤率。
【專利說明】一種塊煤開采用超前預(yù)裂方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤層開采【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種塊煤開采用超前預(yù)裂方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于塊煤生產(chǎn)受煤層自身強度、地質(zhì)條件、采煤工藝、轉(zhuǎn)載過程等諸多因素影響，產(chǎn)量只占原煤總產(chǎn)量的10%~30%左右。在煤炭運輸過程中，由于轉(zhuǎn)載點落差和落煤方式的不同，造成塊煤跌落時相互碰撞沖擊，使塊煤損失嚴(yán)重，塊煤率在運輸過程中下降20%~30%以上。因此，現(xiàn)有綜采工作面開采工藝條件下造成煤體過度粉碎，全礦的生產(chǎn)塊煤率低下。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)有煤礦全礦的塊煤生產(chǎn)率不到15%，粉煤生產(chǎn)率為85%左右。粉煤價格最低，主要銷往電廠，塊煤價格是粉煤的2倍以上，市場銷售前景好，且不同規(guī)格的塊煤價格差價在100元/噸~150元/噸，詳見表1:
[0003]表1原煤銷售價格表
[0004]
【權(quán)利要求】
1.一種塊煤開采用超前預(yù)裂方法，其特征在于:采用二氧化碳預(yù)裂與水壓致裂相結(jié)合的方法，沿煤層工作面推進方向，由近至遠(yuǎn)分多個節(jié)段對需開采煤層進行工作面超前預(yù)裂；多個所述節(jié)段的超前預(yù)裂方法均相同；其中，對任一個節(jié)段進行超前預(yù)裂時，過程如下: 步驟一、鉆孔:在當(dāng)前預(yù)裂節(jié)段上鉆取預(yù)裂鉆孔，所述預(yù)裂鉆孔的數(shù)量為一個或多個；所述預(yù)裂鉆孔的鉆進方向與當(dāng)前采煤工作面呈平行和/或垂直布置；所述預(yù)裂鉆孔的長度為50m~150m ;當(dāng)前預(yù)裂節(jié)段位于當(dāng)前采煤工作面前方50m~150m位置處； 其中，鉆取與當(dāng)前采煤工作面呈垂直布置的所述預(yù)裂鉆孔時，先在鉆孔位置處掘進施工一個硐室，再通過硐室鉆取所述預(yù)裂鉆孔； 步驟二、二氧化碳預(yù)裂:先在步驟一中所鉆的各預(yù)裂鉆孔內(nèi)均安裝二氧化碳預(yù)裂器并進行封孔，封孔長度8m~IOm ;之后起爆，對所述需開采煤層進行預(yù)裂； 步驟三、注水管安裝:步驟二中二氧化碳預(yù)裂完成后，在各預(yù)裂鉆孔內(nèi)均安裝高壓注水管，并進行封孔且封孔長度為8m~IOm ； 步驟四、水壓致裂:通過所述高壓注水管向各預(yù)裂鉆孔內(nèi)注水，進行水壓致裂；此時，完成當(dāng)前節(jié)段的超前預(yù)裂過程； 步驟五、按照步驟一至步驟四中所述的方法，對下一節(jié)段進行預(yù)裂； 步驟六、多次重復(fù)步驟五，直至完成所述需開采煤層的全部超前預(yù)裂過程。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種塊煤開采用超前預(yù)裂方法，其特征在于:步驟一中所鉆取預(yù)裂鉆孔均為與當(dāng)前采煤工作面呈平行布設(shè)的鉆孔，每個預(yù)裂節(jié)段的長度為IOm~15m。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種塊煤開采用超前預(yù)裂方法，其特征在于:步驟一中所述預(yù)裂鉆孔與水平方向之間的夾角不大于20°，所述預(yù)裂鉆孔的孔徑為Φ65πιπι~Φ 105mm且其長度為80m~150m。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種塊煤開采用超前預(yù)裂方法，其特征在于:步驟二中在所述預(yù)裂鉆孔內(nèi)安裝所述二氧化碳預(yù)裂器時，各預(yù)裂鉆孔內(nèi)均沿中心軸線方向由前至后安裝多個所述二氧化碳預(yù)裂器，所述二氧化碳預(yù)裂器的長度為1.5m~2.5m且其直徑為Φ50_~Φ 55mm,所述二氧化碳預(yù)裂器內(nèi)所注入二氧化碳為0.5kg~1.2kg的液態(tài)二氧化碳。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種塊煤開采用超前預(yù)裂方法，其特征在于:步驟四中進行水壓致裂時，注水壓力控制在8MPa~lOMpa，注水滲透半徑為9m~11m，各預(yù)裂鉆孔的注水時間為8天~10天，各預(yù)裂鉆孔的總注水量為556m3~600m3，且注水流量為0.3m3/h ~2.0m3/h。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的一種塊煤開采用超前預(yù)裂方法，其特征在于:步驟一中進行鉆孔時，當(dāng)需開采煤層的層厚不大于8m時，所述預(yù)裂鉆孔僅為與當(dāng)前采煤工作面呈平行布設(shè)的鉆孔； 當(dāng)需開采煤層的層厚大于8m時，所述預(yù)裂鉆孔僅為與當(dāng)前采煤工作面呈垂直布設(shè)的鉆孔，或者既包括與當(dāng)前采煤工作面呈平行布設(shè)的鉆孔，也包括與當(dāng)前采煤工作面呈垂直布設(shè)的鉆孔。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的一種塊煤開采用超前預(yù)裂方法，其特征在于:步驟一中進行鉆孔時，當(dāng)需開采煤層的層厚大于8m時，所鉆取預(yù)裂鉆孔的數(shù)量為多個，多個所述預(yù)裂鉆孔由上至下分層進行布設(shè)。
8.按照權(quán)利要求6所述的一種塊煤開采用超前預(yù)裂方法，其特征在于:步驟一中進行 鉆孔時，當(dāng)需開采煤層的層厚不大于8m時，每個預(yù)裂節(jié)段所鉆取預(yù)裂鉆孔的數(shù)量為一個。
【文檔編號】E21C41/16GK103924956SQ201410178162
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】鄧廣哲 申請人:西安科技大學(xué)