CN102022133A - 区域瓦斯井下高压射流掏穴卸压防突方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的区域瓦斯井下高压射流掏穴卸压防突方法，首先在煤层(1)的底板岩巷(2)内设置多个钻场(3)，并布置一个或多个钻孔孔位；然后实施普通钻孔作业；钻孔(4)进入煤层(1)设计深度后，退钻，将射流器、过滤装置及连接的钻杆送入钻孔(4)内；启动高压水泵，射流器对煤层内钻孔(4)的孔壁进行旋转切割，钻杆沿钻孔(4)轴向方向运动形成对钻孔(4)的径向连续扩孔掏穴，形成卸压空间，并收集喷出水流所带出的煤屑；掏穴一定深度后，通过改变钻杆的数量，以调整射流器的位置继续掏穴；按照常规方法对掏穴后的煤层(1)实施瓦斯抽放；本发明降低了煤层瓦斯压力，有效降低了煤层的突出危险性。

Description

区域瓦斯井下高压射流掏穴卸压防突方法
技术领域
本发明涉及区域瓦斯井下高压射流掏穴卸压防突方法，尤其适用于消除高瓦斯低透气性区域煤层突出危险性的瓦斯防突方法。
背景技术
煤层中含有大量的瓦斯，又称为煤层气，它不仅是宝贵的资源，也是煤矿地下开采中煤与瓦斯突出潜能的重要组成部分。我国95％以上的煤矿都是井工开采，其中很大一部分矿井开采深度大，瓦斯含量高，瓦斯压力大，煤层透气性低，在采掘过程中瓦斯放散量大，放散速度快。随着矿井煤层开采向深部延伸，矿井煤层的突出危险性进一步增强，一些浅部为非突出的煤层进入深部后逐渐转变为突出煤层，再加上开采煤层地质条件复杂，在一定条件下将产生煤与瓦斯突出动力现象，容易造成特大瓦斯事故的发生。因此，为提高煤矿安全状况，减少和避免瓦斯事故的发生，必须对煤层进行卸压抽采瓦斯工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法简单、卸压范围大，能有效消除高瓦斯、低透气性煤层突出危险性的区域瓦斯井下高压射流掏穴卸压防突方法。
本发明的目的可通过下述技术措施(步骤)来实现：
(1)首先在采煤或掘进工作面前方防突区域煤层的底板岩巷内，沿巷道掘进方向设置多个钻场，并在每个钻场布置一个或多个钻孔孔位，孔位之间保持适当距离；
(2)然后，采用与煤层硬度相匹配的钻孔设备对钻孔孔位进行小孔径普通钻孔作业；
(3)钻孔进入煤层设计深度后，退钻，将射流器、过滤装置及连接的钻杆送入钻孔内，钻杆的尾部连接的高压水尾通过高压管与高压水泵相连；
(4)启动高压水泵，射流器对煤层内钻孔的孔壁进行旋转切割，钻杆沿钻孔轴向方向运动形成对钻孔的径向连续扩孔掏穴，形成卸压空间，并收集喷出水流所带出的煤屑；掏穴一定深度后，通过改变钻杆的数量，以调整射流器的位置继续掏穴，直到掏穴的宽度与深度达到设计要求；
(5)按照常规方法对掏穴后的煤层实施瓦斯抽放；
(6)前述(1)～(5)步骤结束后，逐一对每个钻场所布置的钻孔孔位重复以上步骤(2)～(5)。
应当说明的是，所述钻场的间距应根据煤层透气性及瓦斯含量的大小来决定，以最大限度的提高钻孔覆盖范围和抽放区域为佳；所述钻孔的数量应根据煤层实际条件瓦斯储量要求的抽放率和钻孔有效抽放时间来决定。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的区域瓦斯井下高压射流掏穴卸压防突方法，通过从低板岩巷内设置的钻场向防突区域的煤层施工钻孔，利用可喷出高压水射流、又能自行旋转的射流器对钻孔进行近圆柱体旋转切割，从而使小直径钻孔在煤层段形成更大腔体，形成卸压空间，增加了钻孔周围煤体的暴露面积，增大了钻孔的卸压范围和影响半径，从而大大提高钻孔的抽放效率。同时，由于高压水的影响，抽放钻孔附近煤层有增加透气性、增强煤体硬度及解除应力卸压的效果。本发明相对减少了巷道维修工程量，缩短了排放时间，可大幅度减少工作面布置的排放钻孔数量，同时对于抽放设施的施工和维护也比较方便。此外，掏穴排出大量煤屑改善了煤体的应力状况，提高了煤体强度，有利于降低煤层的突出危险性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的钻孔结构示意图
图中标记为：1：煤层；2：底板岩巷；3：钻场；4：钻孔。
具体实施方式
本发明以下将结合一个实施例(附图)作进一步描述：
如图1、图2所示，本发明的区域瓦斯井下高压射流掏穴卸压防突方法，具体实施步骤如下：
(1)首先在采煤或掘进工作面前方防突区域煤层1的底板岩巷2内，沿巷道掘进方向设置多个钻场3，并在每个钻场3布置一个或多个钻孔孔位，孔位之间保持适当距离；
(2)然后，采用与煤层1硬度相匹配的钻孔设备对钻孔孔位进行小孔径普通钻孔作业；
(3)钻孔4进入煤层设计深度后，退钻，将射流器、过滤装置及连接的钻杆送入钻孔4内，钻杆的尾部连接的高压水尾通过高压管与高压水泵相连；
(4)启动高压水泵，射流器对煤层内钻孔4的孔壁进行旋转切割，钻杆沿钻孔轴向方向运动形成对钻孔4的径向连续扩孔掏穴，形成卸压空间，并收集喷出水流所带出的煤屑；掏穴一定深度后，通过改变钻杆的数量，以调整射流器的位置继续掏穴，直到掏穴的宽度与深度达到设计要求；
(5)按照常规方法对掏穴后的煤层1实施瓦斯抽放；
(6)前述(1)～(5)步骤结束后，逐一对每个钻场所布置的钻孔4的孔位重复以上步骤(2)～(5)。
应当说明的是，所述钻场3的间距应根据煤层1透气性及瓦斯含量的大小来决定，以最大限度的提高钻孔4覆盖范围和抽放区域为佳；所述钻孔4的数量应根据煤层1实际条件瓦斯储量要求的抽放率和钻孔4有效抽放时间来决定。
本发明提供的区域瓦斯井下高压射流掏穴卸压防突方法，通过从低板岩巷内设置的钻场向防突区域的煤层施工钻孔，利用可喷出高压水射流、又能自行旋转的射流器对钻孔进行近圆柱体旋转切割，从而使小直径钻孔在煤层段形成更大腔体，形成卸压空间，增加了钻孔周围煤体的暴露面积，增大了钻孔的卸压范围和影响半径，从而大大提高钻孔的抽放效率。同时，由于高压水的影响，抽放钻孔附近煤层有增加透气性、增强煤体硬度及解除应力卸压的效果。本发明相对减少了巷道维修工程量，缩短了排放时间，可大幅度减少工作面布置的排放钻孔数量，同时对于抽放设施的施工和维护也比较方便。此外，掏穴排出大量煤屑改善了煤体的应力状况，提高了煤体强度，有利于降低煤层的突出危险性。

Claims (2)

1.区域瓦斯井下高压射流掏穴卸压防突方法，包括以下几个步骤，其特征在于：
步骤1，首先在采煤或掘进工作面前方防突区域煤层(1)的底板岩巷(2)内，沿巷道掘进方向设置多个钻场(3)，并在每个钻场(3)布置一个或多个钻孔孔位，孔位之间保持适当距离；
步骤2，然后，采用与煤层(1)硬度相匹配的钻孔设备对钻孔孔位进行小孔径普通钻孔作业；
步骤3，钻孔(4)进入煤层(1)设计深度后，退钻，将射流器、过滤装置及连接的钻杆送入钻孔(4)内，钻杆的尾部连接的高压水尾通过高压管与高压水泵相连；
步骤4，启动高压水泵，射流器对煤层(1)内钻孔(4)的孔壁进行旋转切割，钻杆沿钻孔轴向方向运动形成对钻孔(4)的径向连续扩孔掏穴，形成卸压空间，并收集喷出水流所带出的煤屑；掏穴一定深度后，通过改变钻杆的数量，以调整射流器的位置继续掏穴，直到掏穴的宽度与深度达到设计要求；
步骤5，按照常规方法对掏穴后的煤层(1)实施瓦斯抽放；
步骤6，前述1～5步骤结束后，逐一对每个钻场(3)所布置的钻孔(4)的孔位重复以上步骤2～5。
2.如权利要求1所述的区域瓦斯井下高压射流掏穴卸压防突方法，其特征在于：所述钻孔(4)的数量应根据煤层(1)实际条件瓦斯储量要求的抽放率和钻孔(4)有效抽放时间来决定，钻场(3)的间距应根据煤层(1)透气性及瓦斯含量的大小来决定，以最大限度的提高钻孔(4)覆盖范围和抽放区域为佳。
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