一种高压定向射孔增透方法及设备与流程

本发明属煤矿开采技术领域，特别是涉及一种高压定向射孔增透方法及设备。

背景技术

在各种煤矿灾害中，瓦斯灾害是威胁我国煤矿安全生产的最大灾害，目前防治瓦斯的治本之策是进行瓦斯抽采，以此降低煤层瓦斯含量，减少瓦斯涌出。而我国绝大部分煤矿煤层透气性差较差，单纯采用普通钻孔抽采瓦斯抽采率较低，已不能满足煤矿安全高效生产的需要，如何提高抽采钻孔的单孔有效影响范围，已成为实现煤矿可持续发展的关键环节。

现有技术中通常采用煤层增透技术来提高煤层的透气性，其中旋转水射流割缝就是一种常用的增透技术。旋转水射流在其控制范围内煤体卸压充分、增透效果明显，但它的影响半径小，仅有几米。且增透部位多为圆盘或圆锥状，直径几米的增透区易产生顶板垮塌，无法支撑的后果。且一但局部垮塌，垮塌的部位容易形成空洞，在这些空洞处会产生瓦斯聚集的现象，空洞内的瓦斯不仅不易抽取，聚集的瓦斯还更容易对生产造成安全危害。

技术实现要素：

本发明的目的就在于克服现有的技术问题，提供了一种高压定向射孔增透方法及设备。

本发明是采用以下技术方案进行：

一种高压定向射孔增透方法，其特征在于，所述定向射孔增透方法包括以下步骤：

步骤一，用钻机从巷道向煤层打钻孔；

步骤二，将高压水射流钻杆安装在钻机上，用钻机将连接有高压水射流喷嘴的高压水射流钻杆通过选定的钻孔运送到煤层预定层，确定高压水射流喷嘴在煤层预定层中的位置及角度后定位；

步骤三，定好位置的高压水射流钻杆不再转动，启动高压水力泵站，高压水从高压水射流钻杆上的高压水射流喷嘴喷射入煤层中，持续喷射一定时间后，停止，得到第一条水射流线；

步骤四，步骤三完成后开启钻机，使高压水射流钻杆旋转角度a，从而带动高压水射流喷嘴转动角度a，启动高压水力泵站，高压水从高压水射流钻杆上的高压水射流喷嘴喷射入煤层中，持续喷射一定时间后，停止，得到第二条水射流线；

步骤五，重复以上步骤四，直到得到第360/a条水射流线；

步骤六，完成步骤五后则进行排煤屑，煤屑排完后进行煤层瓦斯抽取。

优选的，所述旋转角度a大于10度，小于90度；所述水射流线以钻孔为中心，放射状均匀环绕；所述水射流线共有360/a条。

优选的，所述煤层上的钻孔为多个，相邻钻孔内水射流线之间相互连通。

本发明还提供了上述高压定向射孔增透方法中所使用的设备，该设备是按一下技术方案实行的。

一种高压定向射孔增透设备，包括高压水力泵、高压胶管、高压旋转接头、钻机、高压水射流钻杆；所述高压水射流钻杆上端安装有一个高压水射流喷嘴；所述高压水射流喷嘴与高压水射流钻杆成90°夹角；所述高压水射流钻杆的下端设有与高压水射流喷嘴角度位置对应的标记。

优选的，所述高压水射流钻杆在钻机内可以固定角度转动。

优选的，所述高压水射流喷嘴直径为16-24mm。

本发明的作用原理如下：

本发明的高压定向射孔增透设备上的高压水射流喷嘴垂直于高压水射流钻杆的，且该喷嘴只能定向喷射高压水，无法旋转；高压水射流的旋转由高压水射流钻杆带动。在高压水射流钻杆的下端还设置有与高压水射流喷嘴相对应的标记，方便确定喷嘴的位置。本发明中的高压水射流喷嘴直径为16-24mm，在水压足够的时候，可在煤层内喷射形成15-25m的水射流线，比传统的旋转水射流3-5m的范围广泛的多。

本发明的射孔增透方法为一种定向射孔增透，通过高压水射流钻杆一转一停，使高压水射流喷嘴定向喷射多个水射流线，并围绕钻孔成放射状。现有技术中的旋转水射流的增透部位多为圆盘或圆锥状，直径几米的增透区易产生顶板垮塌，无法支撑的后果。且一但局部垮塌，垮塌的部位容易形成空洞，在这些空洞处会产生瓦斯聚集的现象，空洞内的瓦斯不仅不易抽取，聚集的瓦斯还更容易对生产造成安全危害。本发明形成的增透部位围绕钻孔的放射线状，该形状不会造成增透区顶板垮塌，且增透的深度延伸也不会造成垮塌的隐患，相较于传统旋转水射流来说安全性更高。

由于本发明的增透区域为放射线状，则可以与相邻的钻孔形成的放射线状的增透区的水射流线连通，则在进行瓦斯抽取时更加容易方便及彻底。

本发明的定向射孔增透，由于覆盖面积广，增透深度比传统增透深度深，由此本发明的方法钻孔密度远远小于传统方法，钻孔密度小就意味着使用时间短，以及后续进行瓦斯抽取时安装抽取设备少，大大减少了瓦斯抽取设备的安装数量，节约了大量的打孔时间，瓦斯安装时间，从而提高了煤层的瓦斯抽取效率。

本发明具有以下有益效果：

本发明采用定向射孔增透方法对煤层进行增透，该增透方法形成的增透部位为放射线状，能够避免煤层顶板的垮塌，提高了安全性；增透区域广，钻孔密度低，能有效的提高增透效率；增透方法简单，易操作，增透设备简单易改造。

附图说明

图1为本发明高压定向射孔增透设备的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式中水射流线分布的俯视图。

图中：1、高压水力泵；2、高压胶管；3、高压旋转接头；4、钻机；5、高压水射流钻杆；6、高压水射流喷嘴；7、钻孔；8、水射流线；9、煤层；10、标记。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，一种高压定向射孔增透设备，包括高压水力泵1、高压胶管2、高压旋转接头3、钻机4、高压水射流钻杆5。高压水射流钻杆5上安装有一个高压水射流喷嘴6；高压水射流喷嘴6直径为20mm，与高压水射流钻杆5成90°夹角。高压水射流钻杆5的下端设有与高压水射流喷嘴6角度位置对应的标记10。

一种高压定向射孔增透方法，包括以下步骤：

步骤一，用钻机从巷道向煤层打四钻孔；

步骤二，将高压水射流钻杆安装在钻机上，选择一个钻孔，用钻机将连接有高压水射流喷嘴的高压水射流钻杆通过选定的钻孔运送到煤层预定层，确定高压水射流喷嘴在煤层预定层中的位置及角度后定位；

步骤三，定好位置的高压水射流钻杆不再转动，启动高压水力泵站，高压水从高压水射流钻杆上的高压水射流喷嘴喷射入煤层中，持续喷射一定时间后，停止，得到第一条水射流线；

步骤四，步骤三完成后开启钻机，使高压水射流钻杆旋转45°，从而带动高压水射流喷嘴转动45°，启动高压水力泵站，高压水从高压水射流钻杆上的高压水射流喷嘴喷射入煤层中，持续喷射一定时间后，停止，得到第二条水射流线；

步骤五，重复以上步骤四，直到得到第八条水射流线，八条水射流线以钻孔为中心呈放射线状分布；将其余三个钻孔依次进行增透，并保证各个钻孔内的水射流线连接相通；

步骤六，完成步骤五后则进行排煤屑，煤屑排完后进行煤层瓦斯抽取。

如图2所示，为本发明具体实施方式中水射流线分布的俯视图；煤层9内四个钻孔7的，此处四个钻孔7周围煤层进行增透时均采用八条水射流线8，且每个钻孔7的水射流线8之间尽可能的相互连通，为后期抽取瓦斯做准备。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。