低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低透性軟煤層極薄分層水射流 開采增透方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 2011年10月16日由國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國家發(fā)展和改革委員會、國家能 源局、國家煤礦安全監(jiān)察局以安監(jiān)總煤裝〔2011〕163號印發(fā)《煤礦瓦斯抽采達標暫行規(guī)定》 有下列情況之一的礦井必須進行瓦斯抽采，并實現(xiàn)抽采達標：（一）開采有煤與瓦斯突出危 險煤層的；（二）一個采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于5m/min或者一個掘進工作面絕對瓦 斯涌出量大于3m/min的；（三)礦井絕對瓦斯涌出量大于或等于40m/min的；（四）礦井年產(chǎn) 量為I. 0~I. 5Mt，其絕對瓦斯涌出量大于30m/min的；（五）礦井年產(chǎn)量為0. 6~1.0 Mt， 其絕對瓦斯涌出量大于25m/min的；（六)礦井年產(chǎn)量為0. 4~0. 6Mt，其絕對瓦斯涌出量大 于20m/min的；（七）礦井年產(chǎn)量等于或小于0. 4Mt，其絕對瓦斯涌出量大于15m/min的。
[0003] 預抽瓦斯效果應(yīng)當滿足如下標準： 對瓦斯涌出量主要來自于開采層的采煤工作面，評價范圍內(nèi)煤的可解吸瓦斯量滿足表 1規(guī)定的，判定采煤工作面評價范圍瓦斯抽采效果達標。
[0004] 表1采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量應(yīng)達到的指標
【主權(quán)項】
1. 低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法，其特征在于：包括以下步驟， (1 )、設(shè)計極薄分層水射流開采參數(shù)，加工和測試極薄分層水射流開采裝置； (2) 、安裝極薄分層水射流開采裝置； (3) 、測定水射流開采半徑及對應(yīng)的射流參數(shù)； (4) 、按照測定的開采半徑，施工排渣孔和中間的開采孔； (5) 、開始在極薄分層進行水射流采煤； (6) 、開采至設(shè)計位置后，關(guān)閉高壓水泵，暫停開采； (7) 、將射流開采鉆孔和排渣鉆孔聯(lián)入抽放管路抽放； (8) 、重復步驟（5)- (7)，進行下一次鉆孔施工和射流開采； (9) 、進行極薄分層開采卸壓效果檢驗。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法，其特征在于： 所述步驟（1)中采用水射流進行開采，開采參數(shù)包括極薄分層開采層位、極薄分層開采厚 度、順層鉆孔施工參數(shù)和水力射流參數(shù)，水力射流參數(shù)包括射流壓力、流量和噴嘴移動速 率；極薄分層水射流開采裝置包括孔口套管、煤瓦斯水分離運輸系統(tǒng)、射流導向鉆進-噴漿 固孔-射流開采一體化鉆頭、鉆機、水循環(huán)利用系統(tǒng)、高壓供水系統(tǒng)及其它配套設(shè)施。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法，其特征在于： 所述步驟（3)中在設(shè)計的極薄分層層位施工首個開采順層孔，并在其周邊同一層位施工一 系列半徑測定孔，旋轉(zhuǎn)鉆桿至射流噴嘴位于極薄分層層位，打開高壓供水系統(tǒng)，在首個開采 順層孔中進行射流，通過周邊的測定孔觀察出水和排渣情況，確定射流開采半徑及對應(yīng)的 射流參數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法，其特征在 于：所述步驟（4)中，順層孔施工采用射流導向鉆進-噴漿固孔-射流開采一體化鉆頭，鉆 頭在正前方安裝水力射流噴嘴，射流為束狀，引導鉆頭沿設(shè)計的直線方向鉆進，在鉆頭的兩 側(cè)安裝有噴漿噴嘴，在鉆進使得同時實現(xiàn)噴漿固孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法，其特征在于： 所述步驟（5)中，施工順層鉆孔至設(shè)計位置后，旋轉(zhuǎn)鉆桿，將射流噴嘴旋轉(zhuǎn)至開采的極薄分 層層方位，打開高壓供水系統(tǒng)的高壓供水泵開始在極薄分層進行水射流采煤。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法，其特征在于： 所述步驟（6)中，在水射流開采時安照設(shè)計的速度沿順層孔由內(nèi)至外移動鉆桿和開采噴嘴， 至距孔口 5-10m后關(guān)閉高壓水泵暫停開采。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法，其特征在 于：每次極薄分層水射流開采，采用1個順層孔射流開采，同時采用1-2個同一層位順層孔 排渣；所述開采與排渣順層鉆孔的間距設(shè)計以試驗測出的實際有效開采半徑為依據(jù) 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法，其特征在 于：與射流導向鉆進-噴漿固孔-射流開采一體化鉆頭配套的鉆桿采用內(nèi)外雙層通道密封 鉆桿，鉆桿內(nèi)層通道連接高壓水流，用于射流導向鉆進和射流開采；鉆桿外層通道連接進漿 管，用于噴漿固孔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法，其特征在 于：開采順層孔和排渣順層孔孔口均連接煤瓦斯水分離裝置，所采用的煤瓦斯水分離裝置 頂部連接瓦斯抽放軟管，煤瓦斯水分離裝置兩側(cè)采用過濾孔板將煤瓦斯水分離裝置上部的 煤水初步過濾后經(jīng)軟管排入排水溝，沿排水溝進入井底污水倉，經(jīng)分體式超高速泥水分離 機對污水井下凈化處理后排入凈水倉，從而實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用；定期打開煤瓦斯水分 離裝置底部的卸煤閥門，將煤瓦斯水分離裝置下部沉淀的煤渣卸入下方的礦車中，利用軌 道運出。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法，其特征在 于：所述極薄分層水射流開采的厚度應(yīng)通過理論計算進行確定，以開采后其它分層充分卸 壓為準；極薄分層水射流開采措施預抽效果檢驗采用殘余瓦斯壓力含量或其它效果檢驗指 標，應(yīng)滿足區(qū)域預抽的檢驗標準，同時應(yīng)在空白處施工檢驗孔，檢驗卸壓后預抽均勻性。
【專利摘要】低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法，包括以下步驟：設(shè)計極薄分層水射流開采參數(shù)，加工和測試、安裝極薄分層水射流開采裝置；測定水射流開采半徑及對應(yīng)的射流參數(shù)；施工排渣孔和中間的開采孔；開始在極薄分層進行水射流采煤；開采至設(shè)計位置后，關(guān)閉極薄分層水射流開采裝置；將射流開采鉆孔和排渣鉆孔聯(lián)入抽放管路抽放；重復步驟（5）-（7），進行下一次鉆孔施工和射流開采；進行極薄分層開采卸壓效果檢驗。本發(fā)明使煤層百米鉆孔瓦斯流量成數(shù)倍增長，大大縮短了瓦斯抽放時間；鉆孔抽放半徑成數(shù)倍增加，減少鉆進工程量；使掘進及回采期間的瓦斯超限幾率大為減少，為煤礦安全高效回采、掘進提供了寶貴時間及安全保障。
【IPC分類】E21B43-26, E21F7-00
【公開號】CN104727795
【申請?zhí)枴緾N201510084278
【發(fā)明人】李定啟
【申請人】河南理工大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年2月14日