一种循环式线切割微解放层的煤矿卸压消突与煤层气开采系统及方法与流程

本发明涉及煤储层卸压消突、煤层气开采技术领域，具体涉及一种循环式线切割微解放层的煤矿卸压消突与煤层气开采系统及方法，特别适用于厚度较大的单一煤储层的瓦斯治理。

背景技术：

我国大部分矿区构造煤比较发育，其区域的煤层具有煤质松软、煤层透气性差、高瓦斯含量等特征，单一较厚煤储层的瓦斯治理和煤层气开采成为公认的世界性难题。目前我国瓦斯治理和煤层气开采针对不同煤储层形成了不同的开采技术。对于原生结构煤，渗透率较高时，主要采用地面抽采方式；而针对多煤层，多采用开采保护层卸压后井下抽采的方式，其中采前、采中与采后相结合；对于煤层厚度较小的单一构造煤，常采用井下压裂后抽采或者井下钻孔直接抽采等方式；对于煤层厚度较大的单一“三软”煤层，多采用底抽巷冲孔卸压后抽采。

总之，当前瓦斯治理与煤层气开采技术主要包括以下两种手段：一是降低储层压力，致使瓦斯解吸，在压差的作用下渗流产出，如地面钻井排水降压采气工艺和井下钻孔负压抽放瓦斯技术，但传统从地面抽采瓦斯的直井和水平井在煤层煤质松软、低渗和高瓦斯的区域不能有效大面积卸压增透；另一个是通过扰动原始承压煤层，制造应力释放空间，使煤中孔裂隙大规模增加，降低吸附瓦斯承压快速解吸，同时扩大瓦斯渗流产出通道，如保护层开采技术和水力疏松等层内卸压防突措施。保护层开采技术是最有效的区域防突技术之一，但其受地质条件的限制，一般应用于煤层群开采的矿井，而对单一煤层和层间距较大的煤层不适合水力疏松，水力疏松虽是一种层内卸压增透的防突措施，在低渗透煤体中起到了一定效果，但在执行过程中，往往存在着瓦斯超限频繁、易造成人为诱导突出等问题，不能进行区域性卸压。

特别针对厚度较大的单一煤储层，目前的煤储层卸压消突技术和煤层气开采技术均未取得良好的效果，同时随着煤层埋藏深度的增加，针对瓦斯治理和煤层气开采的技术难度越来越大，煤层气开采企业的吨煤治理成本持续增加，亟需寻找低成本、可规模化、自动化的瓦斯治理与煤层气开采方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种循环式线切割微解放层的煤矿卸压消突与煤层气开采系统及方法，用于克服现有技术中存在的不足以实现在本煤层局部线切割微解放层的方式，达到提高煤体透气性、卸除煤层瓦斯压力、防治瓦斯突出的目的。

为了解决以上问题，本发明通过以下技术方案实现：

所述的一种循环式线切割微解放层的煤矿卸压消突与煤层气开采系统，包括两台双辊筒式驱动托车、两套动力装置、闭环式线性齿形切割带和齿轨：两台双辊筒式驱动托车通过齿轮与齿轨啮合分别安装于上顺槽和下顺槽中，两套动力装置分别安装于两台双辊筒式驱动托车中，并驱动上辊筒与下辊筒按同一旋转方向转动；以两台双辊筒式驱动托车的四个辊筒为支撑点，闭环式线性齿形切割带依次通过四个辊筒外表面，形成四边形。

作为优选的，两台双辊筒式驱动托车平行放置于上顺槽和下顺槽中，且均安装有同步驱动装置，保证两台双辊筒式驱动托车在运动过程中始终同步。

作为优选的，双辊筒式驱动托车中两个辊筒上下安装，且上辊筒与下辊筒之间保持一定距离。

以上述系统为基础，本发明提供的一种循环式线切割微解放层的煤矿卸压消突与煤层气开采方法，包括以下步骤：

（1）从矿井主巷道根据本煤层分布趋势，在主巷道的左右两侧施工上顺槽和下顺槽，上顺槽和下顺槽的末端施工切眼将两者连通，同时在上顺槽和下顺槽中铺设齿轨、安装煤炭输送装置。

（2）上顺槽与下顺槽和主巷道之间分别设置安装防突风门，对上顺槽与下顺槽靠近主巷道的墙壁进行钻孔加固以增强其强度，同时在上顺槽与下顺槽中铺设瓦斯抽放管路，瓦斯抽放管路与安装于主巷道中的瓦斯抽放系统连接；

（3）两台双辊筒式驱动托车分别与上顺槽与下顺槽中铺设的齿轨啮合，并安装于上顺槽与下顺槽末端，同时闭环式线性齿形切割带安装于两台双辊筒式驱动托车的上辊筒和下辊筒上；

（4）启动两台双辊筒式驱动托车和两套动力装置，两台双辊筒式驱动托车沿齿轨缓慢移动，闭环式线性齿形切割带在动力装置的驱动作用下转动，对本煤层进行切割作业形成两个微解放层，由切割作业产生的煤粉通过煤炭输送装置输送至指定地点，并由瓦斯抽放系统收集由本煤层中逸出的瓦斯气体，直至完成本煤层中的切割作业；

（5）根据本煤层厚度和煤体属性等特征确定本煤层中需切割微解放层的数量，重复步骤（4），直至本煤层中所有微解放层的切割作业完成为止。

本发明的有益效果如下：

本发明所采用的一种循环式线切割微解放层的煤矿卸压消突与煤层气开采系统及方法，通过闭环式线性齿形切割带的转动在本煤层中切割形成多个微解放层的方式，尽可能完全沟通本煤层中主裂缝和次裂缝，最大限度地释放煤储层中瓦斯气体，达到煤储层卸压消突的目的。本发明中切割本煤层形成微解放层的装备结构简单、操作方便，与其它卸压消突方法相比，该方法提高了生产效率，此外切割过程中可实现无人自动化控制，大大降低了由于人为因素可能造成的安全隐患。

附图说明

图1为本发明的一种循环式线切割微解放层的煤矿卸压消突与煤层气开采系统及方法的整体示意图；

图2为本发明的双辊筒式托车的整体结构示意图；

图中标记为：1：双辊筒式驱动驱动托车；2：齿轨；3：上顺槽；4：切眼；5：闭环式线性齿形切割带；6：下顺槽；7：防突风门；8：主巷道；9：瓦斯抽放系统；10：本煤层；11：上辊筒；12：下辊筒；13：齿轮；14：动力装置。

具体实施方式

以下结合附图1和图2，对本发明的一个实施例作进一步描述：

所述的一种线性切割本煤层的煤层卸压消突与煤层气开采装备，包括两台双辊筒式驱动托车1、两套动力装置14、闭环式线性齿形切割带5和齿轨2：两台双辊筒式驱动托车1通过齿轮13与齿轨2啮合分别安装于上顺槽3和下顺槽6中，两套动力装置14分别安装于两台双辊筒式驱动托车1中，并驱动上辊筒11与下辊筒12按同一旋转方向转动；以两台双辊筒式驱动托车1的四个辊筒为支撑点，闭环式线性齿形切割带5依次通过四个辊筒外表面，形成四边形。

所述的两台双辊筒式驱动托车1平行放置于上顺槽3和下顺槽6中，且均安装有同步驱动装置，保证两台双辊筒式驱动托车1在运动过程中始终同步。

所述的双辊筒式驱动托车1中两个辊筒上下安装，且上辊筒11与下辊筒12之间保持一定距离。

以上述装备为基础，本发明提供的一种线性切割本煤层的煤层卸压消突与煤层气开采方法，包括以下步骤：

（1）从煤矿主巷道8根据本煤层10分布趋势，在其左右两侧施工上顺槽3和下顺槽6，上顺槽3和下顺槽6的末端施工切眼4将两者连通，在上顺槽3和下顺槽6中铺设齿轨2、安装煤炭输送装置。

（2）上顺槽3与下顺槽6和主巷道8之间分别设置安装防突风门7，对上顺槽3与下顺槽6靠近主巷道8的墙壁进行钻孔加固以增强其强度，同时在上顺槽3与下顺槽6中铺设瓦斯抽放管路，瓦斯抽放管路与安装于主巷道8中的瓦斯抽放系统9连接；

（3）两台双辊筒式驱动托车1分别与上顺槽3与下顺槽6中铺设的齿轨2啮合，并安装于上顺槽3与下顺槽6末端，同时闭环式线性齿形切割带5安装于两台双辊筒式驱动托车1的上辊筒11和下辊筒12上；

（4）启动两台双辊筒式驱动托车1和两套动力装置14，两台双辊筒式驱动托车1沿齿轨2缓慢移动，闭环式线性齿形切割带5在动力装置14的驱动作用下转动，对本煤层10进行切割作业形成两个微解放层，由切割作业产生的煤粉通过煤炭输送装置输送至指定地点，并由瓦斯抽放系统9收集由本煤层10中逸出的瓦斯气体，直至完成本煤层10中的切割作业；

（5）根据本煤层10的厚度和煤体属性等特征确定本煤层10中需切割微解放层的数量，重复步骤（4），直至本煤层10中所有微解放层的切割作业完成为止。