CN109898994A

CN109898994A - 一种煤层卸压方法及其装置

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Publication number: CN109898994A
Application number: CN201910218263.2A
Authority: CN
Inventors: 程领存
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-21
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2019-06-18

Abstract

本发明提供一种煤层卸压方法，采用钻机在煤层上进行钻孔，获取卸压串联通道，卸压串联通道的末端进行扩孔，获取第一卸压空间，沿着所述卸压串联通道的轴线，在距离所述第一卸压空间中心第一距离处进行扩孔，获取第二卸压空间，同时本发明还公开了用于执行煤层卸压方法的卸压装置；本发明一种煤层卸压方法，实现煤层精准定位，局部卸压增透作业过程中钻孔施工与高压水切割作业灵活切换，且不损失高压水射流压力；增大孔内煤体卸压空间，保护煤体支护质量，达到更理想卸压防护效果，方法简单、安全可靠、效果好且不损害煤体质量；用于执行煤层卸压方法的卸压装置，简单易生产。

Description

一种煤层卸压方法及其装置

技术领域

本发明属于煤矿开采设备技术领域，具体涉及一种煤层卸压方法及其装置。

背景技术

目前大多数内蒙古煤矿条件复杂，煤矿煤层单轴抗压强度平均大于31MPa，而且随着开采范围的扩大和开采深度的增加，地压大、煤层应力高、单轴抗压强度高、煤层具有冲击倾向性，严重影响到矿井煤炭资源的开发和工人的身体状况。针对煤矿埋藏深、地压大、煤层应力高、单轴抗压强度高、煤层具有冲击倾向性的问题，综合研究了煤矿地质构造和煤层高应力的成因及治理方法，结合对工作面应力和矿震规律的研究分析。现有技术中，常用煤层大直径卸压钻孔、顶板水力压裂、底板爆破卸压方案，来降低煤层应力集中的效果，但这些方法多数存在钻孔施工工程量大、有效影响范围小和抽采时间长等问题，煤层卸压效果不理想。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种煤层卸压方法，对煤层精准多层水力定位旋切，方法简单、安全可靠、效果好。

本发明的另一目的是提供上述煤层卸压方法的装置。

本发明所采用的技术方案是，一种煤层卸压方法，包括：

步骤1：采用钻机在煤层上进行钻孔，获取卸压串联通道，所述卸压串联通道直径与所述钻机的钻头直径相匹配；

步骤2：在所述卸压串联通道的末端进行扩孔，获取第一卸压空间，所述第一卸压空间直径大于所述卸压串联通道的直径；

步骤3：沿着所述卸压串联通道的轴线，在距离所述第一卸压空间中心第一距离处进行扩孔，获取第二卸压空间，所述第二卸压空间的直径大于所述卸压串联通道的直径。

本发明的特征还在于，

第一距离为1米～5米。

第一卸压空间的直径为0.5米～5米，所述第二卸压空间的直径为0.5米～5米。

第一卸压空间和/或所述第二卸压空间沿所述卸压串联通道轴线上的长度100毫米～600毫米。

扩孔包括：通过水压旋切的方式进行扩孔。

本发明所采用的另一技术方案是，用于执行煤层卸压方法的卸压装置：

装置包括：包括钻机，钻机上安装有钻杆，钻杆一端连接有钻头和/或扩孔钻头，钻头用于获取卸压串联通道，扩孔钻头用于进行水压旋切获取第一和/或第二卸压空间，钻杆另一端连接高压水管，高压水管电接连高压水泵，高压水泵连接有供水管，高压水泵设置有高压泵开关，钻机设置有钻机开关。

高压水管上设置有卸压三通。

供水管上安装有球阀。

高压水管另一端连接除尘水管。

扩孔钻头为三翼射流扩孔钻头，钻机为矿用坑道钻机。

与现有技术相比，本发明一种煤层卸压方法，实现煤层精准定位，局部卸压增透作业过程中钻孔施工与高压水切割作业灵活切换，且不损失高压水射流压力；增大孔内煤体卸压空间，保护煤体支护质量，达到更理想卸压防护效果，方法简单、安全可靠、效果好且不损害煤体质量；用于执行煤层卸压方法的卸压装置，简单易生产。

附图说明

图1为本发明实施例1一种煤层卸压方法结构示意图。

附图标记如下：

1——钻机、2——卸压串联通道、2-1——扩孔钻头、2-2——钻杆、3——高压水管、3-1——扩孔、4——卸压三通、5——高压水泵、6——球阀、7——钻机开关、8——高压泵开关、9——除尘水管、10——供水管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体实施过程如下：

如图1所示，一种煤层卸压方法，包括：

步骤1：采用钻机在煤层上进行钻孔，获取卸压串联通道2，卸压串联通道2直径与所述钻机的钻头直径相匹配；

步骤2：在卸压串联通道2的末端进行扩孔，获取第一卸压空间，第一卸压空间直径大于所述卸压串联通道2的直径；

步骤3：沿着卸压串联通道2的轴线，在距离第一卸压空间中心第一距离处进行扩孔，获取第二卸压空间，第二卸压空间的直径大于卸压串联通道2的直径；第一距离为1米～5米；第一卸压空间的直径为0.5米～5米，第二卸压空间的直径为0.5米～5米；第一卸压空间和/或所述第二卸压空间沿卸压串联通道轴线上的长度100毫米～600毫米；扩孔包括：通过水压旋切的方式进行扩孔。

一种用于执行煤层卸压方法的卸压装置，装置包括：包括钻机1，钻机1上安装有钻杆2-2，钻杆2-2一端连接有钻头和/或扩孔钻头2-1，钻头用于获取卸压串联通道，扩孔钻头2-1用于进行水压旋切获取第一和/或第二卸压空间，钻杆2-2另一端连接高压水管3，高压水管3电接连高压水泵5，高压水泵5连接有供水管10，高压水泵10设置有高压泵开关8，钻机1设置有钻机开关7；

高压水管3上设置有卸压三通4；供水管10上安装有球阀6；高压水管3另一端连接除尘水管9；扩孔钻头2-2为三翼射流扩孔钻头，钻机1为矿用坑道钻机。

煤层卸压方法具体为：

步骤1、首先用普通钻在煤层中打孔形成卸压串联通道2，钻机1上安装钻杆2-2，钻杆2-2连接扩孔钻头2-1后下入卸压串联通道2底然后开启钻机开关7；

步骤2、连接高压水管3，打开高压水泵开关5和卸压三通4，打开球阀6；

步骤3、待钻孔孔口2返水后，缓慢关闭卸压三通4球阀6，开启钻机1，进行射流扩孔，高压水从扩孔钻头2-1喷出，进行扩孔，得到直径为0.5米～2米的第一卸压空间；

步骤4、退出钻杆2-2，卸下高压水管3，卸下钻杆2-2完成一个扩孔；

步骤5、重新连接高压水管3，重复以上2～4步骤，直至所需数量卸压空间。

步骤1中：钻机1为矿用坑道钻机。

实施例1

正常钻孔深度20m，直径150mm之后，开始进行扩孔，具体过程为，扩孔钻头2-1连接钻杆2-2逐根下入卸压串联通道2底后，钻机卡盘卡紧钻具，连接高压水管3和供水管路；打开高压水泵5和卸压三通4，打开供水管10上的球阀6，开启高压注水泵5；待卸压串联通道2孔口返水后，缓慢关闭卸压三通4球阀6至泵压上升到10MPa停；开启为矿用坑道钻机1，低速旋转进行射流扩孔，高压水从扩孔钻头2-1喷出，观察孔口回水排粉情况。运转15分钟后若只回水不排粉停钻，高压水泵5调至15MPa后再进行射流扩孔。以此类推，直至孔口回水且排粉后停止高压水泵5泵压调整，低速旋转进行射流扩孔；最后，直至在不超过注水泵额定工作压力30MPa内，达到射流扩孔最佳效果；然后，钻机1保持低速旋转，缓慢操纵手把匀速起钻，达到扩孔长度30mm且不回粉后停止旋钻，打开注水泵卸压三通卸压4至高压水泵50MPa后停泵。退出一根钻杆2-2长度停钻，卸下高压水管3，卸下一根钻杆2-2；重新连接高压水管3，重复扩孔步骤，直至整个钻孔完成；得到扩孔直径不低于500mm，扩孔长度为每米孔长不低于300mm的扩孔。

其中，钻具配以Φ50㎜钻杆2-3及钻杆接头,Φ75㎜三翼射流扩孔钻头2-1，喷嘴采用Φ1.8mm及Φ2.0mm两种规格，Φ50㎜高压水便

高压供水管路使用规格4-25高压钢管，耐压不低于30MPa，阀门管件使用液压支架专用的Φ25球阀6、卸压三通4。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims

1.一种煤层卸压方法，其特征在于，包括：

步骤1：采用钻机在煤层上进行钻孔，获取卸压串联通道(2)，所述卸压串联通道(2)的直径与所述钻机的钻头直径相匹配；

步骤2：在所述卸压串联通道(2)的末端进行扩孔，获取第一卸压空间，所述第一卸压空间直径大于所述卸压串联通道(2)的直径；

步骤3：沿着所述卸压串联通道(2)的轴线，在距离所述第一卸压空间中心第一距离处进行扩孔，获取第二卸压空间，所述第二卸压空间的直径大于所述卸压串联通道(2)的直径。

2.根据权利要求1所述的煤层卸压方法，其特征在于，所述第一距离为1米～5米。

3.根据权利要求1所述的煤层卸压方法，其特征在于，所述第一卸压空间的直径为0.5米～2米，所述第二卸压空间的直径为0.5米～5米。

4.根据权利要求1所述的煤层卸压方法，其特征在于，所述第一卸压空间和/或所述第二卸压空间沿所述卸压串联通道轴线上的长度100毫米～600毫米。

5.根据权利要求1所述的煤层卸压方法，其特征在于，所述扩孔包括：通过水压旋切的方式进行扩孔。

6.一种用于执行权利1-5中任意一种煤层卸压方法的卸压装置，其特征在于，所述装置包括：包括钻机(1)，所述钻机(1)上安装有钻杆(2-2)，所述钻杆(2-2)一端连接有钻头和/或扩孔钻头(2-1)，所述钻头用于获取卸压串联通道，所述扩孔钻头(2-1)用于进行水压旋切获取第一和/或第二卸压空间，钻杆(2-2)另一端连接高压水管(3)，所述高压水管(3)电接连高压水泵(5)，高压水泵(5)连接有供水管(10)，高压水泵(10)设置有高压泵开关(8)，钻机(1)设置有钻机开关(7)。

7.根据权利要求6所述的卸压装置，其特征在于，所述高压水管(3)上设置有卸压三通(4)。

8.根据权利要求6所述的卸压装置，其特征在于，所述供水管(10)上安装有球阀(6)。

9.根据权利要求6-8任意一项所述的卸压装置，其特征在于，所述高压水管(3)另一端连接除尘水管(9)。

10.根据权利要求9所述的卸压装置，其特征在于，所述扩孔钻头(2-2)为三翼射流扩孔钻头，所述钻机(1)为矿用坑道钻机。