CN102080525A - 一种高压气体喷射掏穴卸压防突方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种高压气体喷射掏穴卸压防突方法，首先在采煤或掘进工作面前方煤层(1)的底板岩巷(2)内进行普通钻孔作业；钻孔(3)进入煤层设计深度后，退钻，将喷射嘴(4)及连接的高压钻杆(5)送入钻孔内，高压钻杆(5)的尾部连接的高压储气装置(6)通过高压管与高压气体压缩设备(7)相连；启动高压气体压缩设备(7)，利用高压气体冲击波为动力源，通过可喷出高压气流、又能自行旋转的喷射嘴(4)对煤层(1)内钻孔(3)的孔壁进行近圆柱体旋转冲击切割掏穴，使钻孔(3)周围的煤体逐渐破碎脱离孔壁，形成卸压空间，煤体通过地压和瓦斯压力作用而均压增透，本发明大大提高煤层瓦斯的抽放效率，降低了煤层的突出危险性。

Description

一种高压气体喷射掏穴卸压防突方法
技术领域
本发明涉及一种高压气体喷射掏穴卸压防突方法，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
煤层中含有大量的煤层气，又称为瓦斯，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。我国是煤炭资源大国，随着煤炭工业的高速发展和规模骤增，瓦斯涌出量增大，因瓦斯突出、爆炸引起的煤矿事故迅速上升。然而，煤层气又是一种优质、洁净的燃料，如果得到合理的开发、回收和利用，不仅可以减少煤矿事故的发生，保障煤矿的正常生产，还可以解决我国能源紧缺的问题。我国已成功地实现开采层抽采煤层气、邻近层抽采煤层气、采空区抽采煤层气、围岩抽采煤层气等技术，并在全国大、中、小型煤矿区域防突中得到了广泛的应用，在煤层气抽采、防治瓦斯爆炸和减少煤与瓦斯突出方面取得了一些成效。
但高瓦斯低透气性煤层的煤层气开采和区域性消突，仍是当前国内外公认的技术难题，常规抽采难度大、效果差，需要采取卸压增透的技术措施。目前采用的针对高瓦斯低透气性煤层的增透措施主要有深孔预裂爆破、水力割缝、水利冲孔等，这些方法均为局部增透措施，直接在突出煤层中实施，存在一定的安全隐患，并且均存在钻孔有效影响范围小，增透效果有限，工作面钻孔施工工作量大和抽采效率低的问题，不能满足大规模煤层气开采的需求，应采取其它更为安全有效的卸压增透方法，扩大钻孔有效影响范围，增强煤体透气性，使煤层内部整体卸压，改善煤层气的渗透率，从而提高煤层气开采工作的安全性和抽采效率。
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高压气体喷射掏穴卸压防突方法。
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，选择硬度相对高或密度相对大的方位作为钻孔孔位；
(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，将喷射嘴及连接的高压钻杆送入钻孔内，高压钻杆的尾部连接的高压储气装置通过高压管与高压气体压缩设备相连；
(4)启动高压气体压缩设备，利用高压气体冲击波为动力源，通过可喷出高压气流、又能自行旋转的喷射嘴对煤层内钻孔的孔壁进行近圆柱体旋转冲击切割掏穴，使钻孔周围的煤体逐渐破碎脱离孔壁，形成卸压空间，并收集掏穴作业所带出的煤屑，煤体通过地压和瓦斯压力作用而均压增透；掏穴一定深度后，通过改变高压钻杆的数量，以调整喷射嘴的位置继续掏穴，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。
应当说明的是，煤层钻孔内切割煤体时会在钻孔内形成背压，设计喷射方式采用脉冲式，使喷射出的高压气体在间歇时间内排出孔外，降低孔内喷射气体压力，提高切割掏穴效率。
所述钻孔孔位的间距应根据煤层透气性及瓦斯含量的大小来决定，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，以最大限度的提高钻孔覆盖范围和抽放区域为佳。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的一种高压气体喷射掏穴卸压防突方法，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，利用可喷出高压气流、又能自行旋转的喷射嘴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，由于高压气体冲击的影响，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；本发明掏穴作业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；
图中标记为：1：煤层；2：底板岩巷；3：钻孔；4：喷射嘴；5：高压钻杆；6：高压储气装置；7：高压气体压缩设备。
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所示，本发明的一种高压气体喷射掏穴卸压防突方法，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，选择硬度相对高或密度相对大的方位作为钻孔孔位；
(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3进入煤层1设计深度后，退钻，将喷射嘴4及连接的高压钻杆5送入钻孔3内，高压钻杆5的尾部连接的高压储气装置6通过高压管与高压气体压缩设备7相连；
(4)启动高压气体压缩设备7，利用高压气体冲击波为动力源，通过可喷出高压气流、又能自行旋转的喷射嘴4对煤层1内钻孔3的孔壁进行近圆柱体旋转冲击切割掏穴，使钻孔3周围的煤体逐渐破碎脱离孔壁，形成卸压空间，并收集掏穴作业所带出的煤屑，煤体通过地压和瓦斯压力作用而均压增透；掏穴一定深度后，通过改变高压钻杆5的数量，以调整喷射嘴4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。
应当说明的是，煤层钻孔内切割煤体时会在钻孔内形成背压，设计喷射方式采用脉冲式，使喷射出的高压气体在间歇时间内排出孔外，降低孔内喷射气体压力，提高切割掏穴效率。
所述钻孔孔位的间距应根据煤层透气性及瓦斯含量的大小来决定，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，以最大限度的提高钻孔覆盖范围和抽放区域为佳。
本发明提供的一种高压气体喷射掏穴卸压防突方法，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，利用可喷出高压气流、又能自行旋转的喷射嘴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，由于高压气体冲击的影响，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；本发明掏穴作业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 (3)

1.一种高压气体喷射掏穴卸压防突方法，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，选择硬度相对高或密度相对大的方位作为钻孔孔位；
步骤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；
步骤3，钻孔(3)进入煤层(1)设计深度后，退钻，将喷射嘴(4)及连接的高压钻杆(5)送入钻孔(3)内，高压钻杆(5)的尾部连接的高压储气装置(6)通过高压管与高压气体压缩设备(7)相连；
步骤4，启动高压气体压缩设备(7)，利用高压气体冲击波为动力源，通过可喷出高压气流、又能自行旋转的喷射嘴(4)对煤层(1)内钻孔(3)的孔壁进行近圆柱体旋转冲击切割掏穴，使钻孔(3)周围的煤体逐渐破碎脱离孔壁，形成卸压空间，并收集掏穴作业所带出的煤屑；掏穴一定深度后，通过改变高压钻杆(5)的数量，以调整喷射嘴(4)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。
2.如权利要求1所述的一种高压气体喷射掏穴卸压防突方法，其特征在于：喷射嘴(4)的喷射方式采用脉冲式，喷射出的高压气体在间歇时间内排出孔外。
3.如权利要求1所述的一种高压气体喷射掏穴卸压防突方法，其特征在于：所述钻孔孔位的间距应根据煤层透气性及瓦斯含量的大小来决定，钻孔(3)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，以最大限度的提高钻孔覆盖范围和抽放区域为佳。
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