1.一种水力割缝与热冷循环冲击联动石门揭煤的方法,其特征在于,包括如下步骤:
①在揭煤工作面距离煤层(2)的最小法向距离9m~10m的位置处,地质勘探设备以岩巷掘进机切割煤体产生的振动为震源,采用已知的地震波检测方法,在揭煤工作面距离煤层(2)的最小法向距离不小于7m时,完成需要进行石门揭煤的煤层瓦斯赋存情况的探测,进而确定高瓦斯赋存区域的范围;
②从揭煤工作面向高瓦斯赋存区域的中心钻取割缝孔(5),然后通过水力割缝设备进行水力切割,在割缝孔(5)内切割出数条等间距平行于割缝孔(5)轴向的缝槽;
③以割缝孔(5)为圆心、在半径为2.5~3.5m圆周上和半径为6~8m圆周上分别均匀钻取多个瓦斯抽采钻孔(4);采用高压注浆法对割缝孔(5)和各个瓦斯抽采钻孔(4)进行密封并分别设置一瓦斯抽采管(6);
④装配热冷循环冲击装置:其包括液氮罐(12)、生石灰粉末输送装置(11)、液氮脉动泵(15)和三通阀(7),三通阀(7)的其中一端口与处于割缝孔(5)外部的瓦斯抽采管(6)的一端连接,三通阀(7)的另外两个端口分别与第二液氮输送管(17)的一端和生石灰输送管(10)的一端连接,第二液氮输送管(17)的另一端与液氮脉动泵(15)的出口连接,生石灰输送管(10)的另一端与生石灰粉末输送装置(11)的输出端连接,液氮罐(12)通过第一液氮输送管(13)与液氮脉动泵(15)的进口连接,生石灰输送管(10)上装有第一控制阀(9)和第一逆止阀(8),第一液氮输送管(13)上装有第二控制阀(14),第二液氮输送管(17)上装有第二逆止阀(16);
⑤打开第一控制阀(9),并启动生石灰粉末输送装置(11),通过生石灰输送管(10)和瓦斯抽采管(6)向割缝孔(5)内喷入生石灰粉,生石灰粉末与割缝孔(5)内富含的水分发生放热反应,对煤体进行热冲击,加快瓦斯解吸,同时减少煤体的水分含量,生石灰粉末注入量为割缝孔(5)体积的1/20~1/15,生石灰粉末注入完成后,依次关闭生石灰粉末输送装置(11)和第一控制阀(9),静置1~2h;
⑥启动液氮脉动泵(15),并打开第二控制阀(14),液氮罐(12)内的液氮经第一液氮输送管(13)、液氮脉动泵(15)、第二液氮输送管(17)、第二逆止阀(16)和瓦斯抽采管(6)向割缝孔(5)内脉动注入液氮,直至注满,静置2~3h,对煤体进行冷冲击,含水煤体冻结胀裂,同时液氮气化产生氮气,继续对煤体进行气体压裂,从而完成一次水力割缝后的热冷致裂煤体过程;
⑦重复步骤⑤~⑥的次数为3~6次,对割缝孔(5)水力割缝后实施多次生石灰粉末的喷入和液氮冻结,形成的温差效应,从而对煤体完成多次急速降温致裂与冻融循环致裂过程;最后将割缝孔(5)和各个瓦斯抽采钻孔(4)联入瓦斯抽采管网,进行瓦斯抽采;
⑧当抽采出的瓦斯纯流量小于8m3/t时,停止瓦斯抽采,按照现有揭煤方法揭开煤层。
2.根据权利要求1所述的一种水力割缝与热冷循环冲击联动石门揭煤的方法,其特征在于,所述瓦斯抽采管(6)由实管和花管组成,实管处于封孔段及钻孔外,花管为伸入钻孔内的管,在管的侧壁上设有径向的通孔。
3.根据权利要求1或2所述的一种水力割缝与热冷循环冲击联动石门揭煤的方法,其特征在于,所述半径为2.5~3.5m圆周上和半径为6~8m圆周上的瓦斯抽采钻孔(4)均为8个。
4.根据权利要求1或2所述的一种水力割缝与热冷循环冲击联动石门揭煤的方法,其特征在于,所述第n+1次生石灰粉末的喷入量为第n次生石灰粉末喷入量的4/5~3/4。
5.根据权利要求4所述的一种水力割缝与热冷循环冲击联动石门揭煤的方法,其特征在于,所述缝槽的宽度为0.1~0.2m,缝槽的长度为0.9~1.2m。