低透性软煤层极薄分层水射流开采增透方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤矿安全生产技术领域，具体涉及一种低透性软煤层极薄分层水射流 开采增透方法。
【背景技术】
[0002] 2011年10月16日由国家安全生产监督管理总局、国家发展和改革委员会、国家能 源局、国家煤矿安全监察局以安监总煤装〔2011〕163号印发《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》 有下列情况之一的矿井必须进行瓦斯抽采，并实现抽采达标：（一）开采有煤与瓦斯突出危 险煤层的；（二）一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m/min或者一个掘进工作面绝对瓦 斯涌出量大于3m/min的；（三)矿井绝对瓦斯涌出量大于或等于40m/min的；（四）矿井年产 量为I. 0~I. 5Mt，其绝对瓦斯涌出量大于30m/min的；（五）矿井年产量为0. 6~1.0 Mt， 其绝对瓦斯涌出量大于25m/min的；（六)矿井年产量为0. 4~0. 6Mt，其绝对瓦斯涌出量大 于20m/min的；（七）矿井年产量等于或小于0. 4Mt，其绝对瓦斯涌出量大于15m/min的。
[0003] 预抽瓦斯效果应当满足如下标准： 对瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面，评价范围内煤的可解吸瓦斯量满足表 1规定的，判定采煤工作面评价范围瓦斯抽采效果达标。
[0004] 表1采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标
【主权项】
1. 低透性软煤层极薄分层水射流开采增透方法，其特征在于：包括以下步骤， (1 )、设计极薄分层水射流开采参数，加工和测试极薄分层水射流开采装置； (2) 、安装极薄分层水射流开采装置； (3) 、测定水射流开采半径及对应的射流参数； (4) 、按照测定的开采半径，施工排渣孔和中间的开采孔； (5) 、开始在极薄分层进行水射流采煤； (6) 、开采至设计位置后，关闭高压水泵，暂停开采； (7) 、将射流开采钻孔和排渣钻孔联入抽放管路抽放； (8) 、重复步骤（5)- (7)，进行下一次钻孔施工和射流开采； (9) 、进行极薄分层开采卸压效果检验。
2. 根据权利要求1所述的低透性软煤层极薄分层水射流开采增透方法，其特征在于： 所述步骤（1)中采用水射流进行开采，开采参数包括极薄分层开采层位、极薄分层开采厚 度、顺层钻孔施工参数和水力射流参数，水力射流参数包括射流压力、流量和喷嘴移动速 率；极薄分层水射流开采装置包括孔口套管、煤瓦斯水分离运输系统、射流导向钻进-喷浆 固孔-射流开采一体化钻头、钻机、水循环利用系统、高压供水系统及其它配套设施。
3. 根据权利要求2所述的低透性软煤层极薄分层水射流开采增透方法，其特征在于： 所述步骤（3)中在设计的极薄分层层位施工首个开采顺层孔，并在其周边同一层位施工一 系列半径测定孔，旋转钻杆至射流喷嘴位于极薄分层层位，打开高压供水系统，在首个开采 顺层孔中进行射流，通过周边的测定孔观察出水和排渣情况，确定射流开采半径及对应的 射流参数。
4. 根据权利要求2或3所述的低透性软煤层极薄分层水射流开采增透方法，其特征在 于：所述步骤（4)中，顺层孔施工采用射流导向钻进-喷浆固孔-射流开采一体化钻头，钻 头在正前方安装水力射流喷嘴，射流为束状，引导钻头沿设计的直线方向钻进，在钻头的两 侧安装有喷浆喷嘴，在钻进使得同时实现喷浆固孔。
5. 根据权利要求4所述的低透性软煤层极薄分层水射流开采增透方法，其特征在于： 所述步骤（5)中，施工顺层钻孔至设计位置后，旋转钻杆，将射流喷嘴旋转至开采的极薄分 层层方位，打开高压供水系统的高压供水泵开始在极薄分层进行水射流采煤。
6. 根据权利要求5所述的低透性软煤层极薄分层水射流开采增透方法，其特征在于： 所述步骤（6)中，在水射流开采时安照设计的速度沿顺层孔由内至外移动钻杆和开采喷嘴， 至距孔口 5-10m后关闭高压水泵暂停开采。
7. 根据权利要求2或3所述的低透性软煤层极薄分层水射流开采增透方法，其特征在 于：每次极薄分层水射流开采，采用1个顺层孔射流开采，同时采用1-2个同一层位顺层孔 排渣；所述开采与排渣顺层钻孔的间距设计以试验测出的实际有效开采半径为依据 根据权利要求2或3所述的低透性软煤层极薄分层水射流开采增透方法，其特征在 于：与射流导向钻进-喷浆固孔-射流开采一体化钻头配套的钻杆采用内外双层通道密封 钻杆，钻杆内层通道连接高压水流，用于射流导向钻进和射流开采；钻杆外层通道连接进浆 管，用于喷浆固孔。
8. 根据权利要求2或3所述的低透性软煤层极薄分层水射流开采增透方法，其特征在 于：开采顺层孔和排渣顺层孔孔口均连接煤瓦斯水分离装置，所采用的煤瓦斯水分离装置 顶部连接瓦斯抽放软管，煤瓦斯水分离装置两侧采用过滤孔板将煤瓦斯水分离装置上部的 煤水初步过滤后经软管排入排水沟，沿排水沟进入井底污水仓，经分体式超高速泥水分离 机对污水井下净化处理后排入净水仓，从而实现水资源的循环利用；定期打开煤瓦斯水分 离装置底部的卸煤阀门，将煤瓦斯水分离装置下部沉淀的煤渣卸入下方的矿车中，利用轨 道运出。
9.根据权利要求2或3所述的低透性软煤层极薄分层水射流开采增透方法，其特征在 于：所述极薄分层水射流开采的厚度应通过理论计算进行确定，以开采后其它分层充分卸 压为准；极薄分层水射流开采措施预抽效果检验采用残余瓦斯压力含量或其它效果检验指 标，应满足区域预抽的检验标准，同时应在空白处施工检验孔，检验卸压后预抽均匀性。
【专利摘要】低透性软煤层极薄分层水射流开采增透方法，包括以下步骤：设计极薄分层水射流开采参数，加工和测试、安装极薄分层水射流开采装置；测定水射流开采半径及对应的射流参数；施工排渣孔和中间的开采孔；开始在极薄分层进行水射流采煤；开采至设计位置后，关闭极薄分层水射流开采装置；将射流开采钻孔和排渣钻孔联入抽放管路抽放；重复步骤（5）-（7），进行下一次钻孔施工和射流开采；进行极薄分层开采卸压效果检验。本发明使煤层百米钻孔瓦斯流量成数倍增长，大大缩短了瓦斯抽放时间；钻孔抽放半径成数倍增加，减少钻进工程量；使掘进及回采期间的瓦斯超限几率大为减少，为煤矿安全高效回采、掘进提供了宝贵时间及安全保障。
【IPC分类】E21B43-26, E21F7-00
【公开号】CN104727795
【申请号】CN201510084278
【发明人】李定启
【申请人】河南理工大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年2月14日