CN112253120A - 煤矿废弃资源流态化共采方法 - Google Patents
煤矿废弃资源流态化共采方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112253120A CN112253120A CN202011342722.7A CN202011342722A CN112253120A CN 112253120 A CN112253120 A CN 112253120A CN 202011342722 A CN202011342722 A CN 202011342722A CN 112253120 A CN112253120 A CN 112253120A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coal
- water
- pipe
- filter
- mining
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C45/00—Methods of hydraulic mining; Hydraulic monitors
- E21C45/02—Means for generating pulsating fluid jets
- E21C45/04—Means for generating pulsating fluid jets by use of highly pressurised liquid
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C45/00—Methods of hydraulic mining; Hydraulic monitors
- E21C45/08—Automatic or remote control of hydraulic monitors
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F5/00—Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires
- E21F5/02—Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires by wetting or spraying
- E21F5/04—Spraying barriers
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F7/00—Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明涉及采煤技术领域的煤矿废弃资源流态化共采方法，通过在煤层下方岩层内挖掘底板巷道，在底板巷道的岩层底板上钻设采煤穿层钻孔和瓦斯抽采钻孔；在采煤穿层钻孔的孔口处安装防喷孔装置，防喷孔装置可拆卸连接在岩层底板上，防喷孔装置上设有煤水泄出管、瓦斯辅助抽排管、喷水降尘管和钻杆穿设管，钻杆穿设管内穿设有高压水枪，高压水枪的枪头能够伸缩和回转，枪头喷嘴处水压大于5MPa；将煤水泄出管与底板巷道内的煤水分离系统相连接。本发明适用于对大倾角煤层、不宜布置工作面的断层区域、煤厚变化剧烈的鸡窝煤区域和边角煤区域进行煤与瓦斯共采，有利于减少资源浪费，实现资源充分回收，扩大采煤产能和可采资源储量，提高矿井效益。
Description
技术领域
本发明属于采煤技术领域，具体地，涉及煤矿废弃资源流态化共采方法。
背景技术
近百年的煤炭开采，特别是近几十年的机械化开采大部分是在地质条件较好的厚及中厚煤层中进行。对于薄煤层、不规则煤层、有突出危险煤层,除缺少煤炭资源的个别国家或个别地区外，基本没有开采。而且在开采煤层群时这些煤层往往丢掉，浪费了资源。如前苏联水力采煤联合体所属煤田的薄煤层储量占地质储量的46％，由于这些煤层用常规旱采或水采,开采成本高，被视为没有开采价值的储量。如何延长煤炭资源为人类服务的年限，已逐渐引起越来越多的采煤国家重视，把有限的煤炭资源尽量开采出来,是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供的煤矿废弃资源流态化共采方法，包括如下步骤：
1)在煤层下方的岩层内挖掘底板巷道，在底板巷道的岩层底板上钻设孔径为250～500mm的采煤穿层钻孔，并围绕采煤穿层钻孔在底板巷道的岩层底板上钻设孔径为25～100mm的瓦斯抽采钻孔，所述瓦斯抽采钻孔与采煤工作面相对应，将瓦斯抽采钻孔与布设在底板巷道内的瓦斯抽采管路相连通；
2)在采煤穿层钻孔的孔口处安装防喷孔装置，所述防喷孔装置可拆卸连接在岩层底板上，所述防喷孔装置上设有煤水泄出管、瓦斯辅助抽排管、喷水降尘管和钻杆穿设管，所述煤水泄出管用于煤与废水的共排，所述钻杆穿设管内穿设有高压水枪，所述高压水枪的枪头能够伸缩和回转，所述枪头喷嘴处水压大于5MPa，且喷嘴的孔径为8mm～15mm、18mm～20mm或20mm～30mm；可根据煤质情况选用不同的喷嘴孔径，煤质越软，喷嘴孔径越大。
3)将煤水泄出管与底板巷道内的煤水分离系统相连接，所述煤水分离系统采用长纤维过滤器对煤水进行分离，分离后的煤经底板巷道内设置的轨道矿车进行外运，分离后的水经高压水泵打入高压水枪实现循环利用，所述高压水泵的工作压力大于20MPa，从而通过采煤穿层钻孔和瓦斯抽采钻孔实现煤与瓦斯共采。
优选的，所述煤层为水平煤层或大倾角煤层。
优选的，所述高压水枪包括水枪遥控器、水枪固定座、电动伸缩杆、3自由度机械臂和枪头，所述电动伸缩杆的固定端与水枪固定座相连接，伸缩端与3自由度机械臂相连接，所述3自由度机械臂远离电动伸缩杆的一端与枪头相连接，且3自由度机械臂用于实现枪头的旋转和俯仰角的调整，所述枪头的外侧设有保护罩，所述保护罩与枪头之间呈阵列状均布有多个弹簧，所述水枪固定座和电动伸缩杆的固定端内设有管槽，所述管槽内穿设有第一高压软管，所述电动伸缩杆的伸缩端下方设有第一接头，所述第一高压软管的一端与高压水泵相连接，另一端与第一接头相连接，所述电动伸缩杆的伸缩端的中部设有第二接头，所述第二接头和第一接头通过电动伸缩杆的伸缩端内的连接孔相连通，所述3自由度机械臂内设有第二高压软管，所述第二高压软管的一端与第二接头旋转连接，另一端与枪头的进水口相连接，所述3自由度机械臂远离电动伸缩杆的一端内设有高清摄像头，所述高清摄像头的外部设有透明防护罩，所述水枪固定座内设有蓄电池和控制器，所述控制器和蓄电池电连接，所述3自由度机械臂的驱动机构、电动伸缩杆和高清摄像头均与控制器电连接，所述控制器包括无线模块，所述无线模块通过无线信号与水枪遥控器通讯连接，所述水枪遥控器上设有可显示高清摄像头影像的显示屏，所述高压水枪穿设在防喷孔装置内且通过水枪固定座与防喷孔装置的钻杆穿设管相连接。高压水枪的控制器采用ARM主板作为控制核心，使用时高清摄像头将采煤穿层钻孔内的煤层影像经控制器传输给水枪遥控器，作业人员根据煤层影像控制电动伸缩杆和3自由度机械臂动作，使枪头朝向方便采煤的位置，启动与第一高压软管相连接的高压水泵，即可将高压水流依次通过第一高压软管和第二高压软管输送到枪头的喷嘴处，实现采煤作业，透明防护罩对高清摄像头起到安全防护作用，保护罩对枪头起到安全防护作用。
优选的，所述3自由度机械臂包括一个固定于水枪固定座的旋转自由度实现偏航调整，一个2自由度串联机械臂，实现俯仰角的调整，每个关节由一个伺服舵机驱动。
优选的，所述防喷孔装置包括套管和胀紧装置，所述套管上设有法兰盘，所述法兰盘通过膨胀螺栓固定在采煤穿层钻孔处的岩层底板上，所述胀紧装置包括胀紧套、拉紧件和拉紧螺栓，所述胀紧套和拉紧件均设于采煤穿层钻孔内，所述胀紧套内设有可供拉紧螺栓穿过的通孔，所述胀紧套一端顶在法兰盘上，另一端顶在拉紧件上，所述拉紧螺栓的一端与拉紧件相连接，另一端依次穿过胀紧套和法兰盘并与法兰盘外侧的活动螺母螺纹连接，所述拉紧螺栓用于拉动拉紧件使胀紧套的内壁和外壁分别紧贴套管的外壁和采煤穿层钻孔的孔壁，所述煤水泄出管、瓦斯辅助抽排管、喷水降尘管和钻杆穿设管均设于采煤穿层钻孔的外侧，所述钻杆穿设管与套管轴向同心设置，所述煤水泄出管设于套管的下端，所述瓦斯辅助抽排管和喷水降尘管均设于套管的上端，且喷水降尘管紧邻钻杆穿设管设置。通过采用胀紧装置实现套管在采煤穿层钻孔内的拉胀式固定，且通过拉紧螺栓和拉紧件使胀紧套的内壁和外壁分别紧贴在套管的外壁和采煤穿层钻孔的孔壁上，一方面提高了套管与采煤穿层钻孔之间的密封性，有助于保证防喷效果，另一方面提高了套管与采煤穿层钻孔之间的连接强度，当松开胀紧装置和膨胀螺栓后，可快速将套管从采煤穿层钻孔内取出，有助于装置的回收再利用。瓦斯辅助抽排管用于连接瓦斯抽采管路，以便在采煤过程中辅助抽采瓦斯气，喷水降尘管用于连接喷水管，实现套管内的喷水降尘，煤水泄出管用于连接煤水分离系统。
优选的，所述胀紧套为波纹橡胶套，所述拉紧件为套设在套管上的拉盘，所述拉盘的一侧均布有多个拉紧螺栓，所述拉紧螺栓与拉盘固定连接；所述瓦斯辅助抽排管内设有过滤组件，所述过滤组件包括滤筒、滤芯和滤筒盖，所述滤筒倾斜设置在瓦斯辅助抽排管上，所述滤芯放置在滤筒内，所述滤筒盖与滤筒螺栓连接；所述瓦斯辅助抽排管的内壁两侧交错设置有多个挡板，所述挡板设于过滤组件的下方，且挡板远离瓦斯辅助抽排管内壁的一端向下倾斜，所述挡板之间行成S形抽气通道。
优选的，所述煤水分离系统包括煤水分离箱和卸煤装置，所述煤水分离箱内设有长纤维过滤器，所述长纤维过滤器由多个插接在煤水分离箱底板上的过滤板围设而成，所述过滤板包括过滤板框和设在过滤板框内的多个长纤维过滤束，所述长纤维过滤束的长度≥1500mm；多个长纤维过滤束紧密排列在过滤板框内，且长纤维过滤束与过滤板框可拆卸连接，所述煤水分离箱的侧上端设有煤水进口管，侧下端设有排水管，所述排水管外端与高压水泵相连接，所述煤水进口管的出口通过软管引接至长纤维过滤器内侧的上方，所述长纤维过滤器内侧设置有出煤板，所述出煤板通过升降机构连接在煤水分离箱的底板上，所述卸煤装置包括设于煤水分离箱顶部的卸煤槽和设于卸煤槽内的刮板机构，所述卸煤槽的底部设有与出煤板相匹配的卸煤孔，所述刮板机构用于将出煤板上的煤转载到轨道矿车上。煤水分离系统通过在过滤板框内采用长纤维过滤束，可实现煤水的高效分离，且长纤维过滤束清理方便，制造成本低，有利于提高煤水分离系统运行的可靠性及检修维护的经济性。在所述煤水进口管的出口通过软管引接至长纤维过滤器内侧的上方，方便过滤板的拆卸和出煤板的升降，出煤板在升降机构的驱动下可将煤水分离箱中过滤的煤举升到卸煤槽的卸煤孔处，刮板机构将出煤板上的煤转载到轨道矿车上，轨道矿车在牵引装置的驱动下沿井下轨道实现对煤的转运，通过高压水泵可实现过滤水的回收利用和高压水枪的射流水供给。
优选的，所述卸煤槽倾斜设置在煤水分离箱顶部，且卸煤槽的低端为出料端，所述轨道矿车与卸煤槽的出料端相对应，所述出煤板在升降机构收缩时水平设置于煤水分离箱的下部，所述出煤板在升降机构上升到最高位置时倾斜设置于卸煤槽的卸煤孔处，且出煤板的倾斜角度与卸煤槽的倾斜角度相一致；所述升降机构包括对应设置在出煤板四个角部下方的油缸，所述油缸的底部固定在煤水分离箱的底板上，所述油缸的活塞杆顶端与出煤板铰链接，所述出煤板前端两个角下方的油缸的伸缩行程大于后端两个角下方的油缸的伸缩行程；所述出煤板的四周的下方设有可伸缩的柔性密封套，所述柔性密封套用于实现升降机构与煤水的隔离。
优选的，所述刮板机构包括设有刮板的胶带和用于支撑胶带两端的驱动辊和传动辊，所述驱动辊和传动辊均转动连接在卸煤槽内，且驱动辊与卸煤槽外侧安装的驱动电机传动连接。
优选的，所述过滤板的底部设有插杆，所述过滤板通过插杆插接在煤水分离箱的底板上，且相邻的过滤板的顶部通过连接板相连接，所述连接板与过滤板通过螺栓或销钉连接；所述过滤板框内设有安装槽，所述长纤维过滤束的两端分别设置有用于捆扎长纤维过滤束的柔性金属圈，所述柔性金属圈卡接在安装槽内，并通过螺栓与安装槽相连接；所述过滤板上的内外两侧均设有龟甲网，所述长纤维过滤束夹持在内外两侧龟甲网之间，所述龟甲网的四周与过滤板螺栓连接。
本发明还包括能够使该煤矿废弃资源流态化共采方法正常使用的其它步骤、装置或组件，均为本领域的常规技术手段，另外，本发明中未加限定的步骤、装置或组件均采用本领域中的常规技术手段。
本发明的工作原理是，利用煤层下方岩层内的底板巷道，通过采煤穿层钻孔用高压水枪实现高压射流水力采煤，煤体主要依靠矿压和自重的作用下落，射流起到诱发作用，落煤能力较大。在采煤穿层钻孔周围布置瓦斯抽采钻孔，用于对卸压后大量解吸瓦斯进行抽采。煤体在高压射流的冲击、切割作用下，煤体内部裂隙逐渐发育，煤体瓦斯得到释放，瓦斯压力梯度降低，卸压巷周边一定区域的煤体发生变形移动，应力集中带向煤体深部转移，应力梯度降低；煤体瓦斯释放后，可提高瓦斯抽采效果。通过瓦斯抽采钻孔预抽煤层瓦斯消除突出危险——采煤穿层钻孔泄煤——瓦斯抽采钻孔抽卸压瓦斯三个连续过程，实现煤与瓦斯共采的目标。
本发明的有益效果是，适用于对大倾角煤层、不宜布置工作面的断层区域、煤厚变化剧烈的鸡窝煤区域和边角煤区域进行煤与瓦斯共采，本发明充分利用底板巷道，通过采煤穿层钻孔和瓦斯抽采钻孔进行水力采煤和抽采瓦斯，有利于减少资源浪费，实现资源充分回收，扩大采煤产能和可采资源储量，延迟矿井服务年限，提高矿井效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是实施例中本发明的整体工艺布置示意图。
图2是实施例中本发明的高压水枪的整体结构示意图。
图3是图2中的G部结构局部放大示意图。
图4是实施例中本发明的保护罩与枪头的组合结构示意图。
图5是实施例中本发明的防喷孔装置的整体结构示意图。
图6是图5中的H部结构局部放大示意图。
图7是实施例中本发明的煤水分离系统的整体结构示意图。
图8是实施例中本发明的煤水分离箱的俯视结构示意图。
图9是图8中的A-A向剖视结构示意图。
图10是图9中的出煤板升到最高位置时的状态示意图。
图11是实施例中本发明的过滤板的结构示意图。
图12是实施例中本发明的过滤板框与龟甲网的组合结构示意图。
图13是实施例中本发明的长纤维过滤束与柔性金属圈的组合结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图以及具体实施例对本发明进行清楚地描述，在此处的描述仅仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例
如图1～13所示，本发明提供的煤矿废弃资源流态化共采方法，包括如下步骤：
1)在大倾角煤层的煤层1下方的岩层内挖掘底板巷道3，在底板巷道3的岩层底板2上钻设孔径为250mm的采煤穿层钻孔4，并围绕采煤穿层钻孔4在底板巷道3的岩层底板2上钻设孔径为25mm的瓦斯抽采钻孔5，所述瓦斯抽采钻孔5与采煤工作面6相对应，将瓦斯抽采钻孔5与布设在底板巷道3内的瓦斯抽采管路相连通；
2)在采煤穿层钻孔4的孔口处安装防喷孔装置7，所述防喷孔装置7可拆卸连接在岩层底板2上，所述防喷孔装置7上设有煤水泄出管7-1、瓦斯辅助抽排管7-2、喷水降尘管7-3和钻杆穿设管7-4，所述煤水泄出管7-1用于煤与废水的共排，所述钻杆穿设管7-4内穿设有高压水枪8，所述高压水枪8的枪头8-1能够伸缩和回转，所述枪头8-1喷嘴处水压大于5MPa，且喷嘴的孔径为15mm；
3)将煤水泄出管7-1与底板巷道3内的煤水分离系统9相连接，所述煤水分离系统9采用长纤维过滤器对煤水进行分离，分离后的煤经底板巷道3内设置的轨道矿车10进行外运，分离后的水经高压水泵11打入高压水枪8实现循环利用，所述高压水泵11的工作压力大于20MPa，从而通过采煤穿层钻孔4和瓦斯抽采钻孔5实现煤与瓦斯共采。
所述高压水枪8包括水枪遥控器8-2、水枪固定座8-3、电动伸缩杆8-4、3自由度机械臂8-5和枪头8-1，所述电动伸缩杆8-4的固定端与水枪固定座8-3相连接，伸缩端与3自由度机械臂8-5相连接，所述3自由度机械臂8-5远离电动伸缩杆8-4的一端与枪头8-1相连接，且3自由度机械臂8-5用于实现枪头8-1的旋转和俯仰角的调整，所述枪头8-1的外侧设有保护罩8-6，所述保护罩8-6与枪头8-1之间呈阵列状均布有多个弹簧8-7，所述水枪固定座8-3和电动伸缩杆8-4的固定端内设有管槽，所述管槽内穿设有第一高压软管8-8，所述电动伸缩杆8-4的伸缩端下方设有第一接头8-9，所述第一高压软管8-8的一端与高压水泵11相连接，另一端与第一接头8-9相连接，所述电动伸缩杆8-4的伸缩端的中部设有第二接头8-10，所述第二接头8-10和第一接头8-9通过电动伸缩杆8-4的伸缩端内的连接孔8-11相连通，所述3自由度机械臂8-5内设有第二高压软管8-12，所述第二高压软管8-12的一端与第二接头8-10旋转连接，另一端与枪头8-1的进水口相连接，所述3自由度机械臂8-5远离电动伸缩杆8-4的一端内设有高清摄像头8-13，所述高清摄像头8-13的外部设有透明防护罩8-14，所述水枪固定座8-3内设有蓄电池8-15和控制器8-16，所述控制器8-16和蓄电池8-15电连接，所述3自由度机械臂8-5的驱动机构、电动伸缩杆8-4和高清摄像头8-13均与控制器8-16电连接，所述控制器8-16包括无线模块，所述无线模块通过无线信号与水枪遥控器8-2通讯连接，所述水枪遥控器8-2上设有可显示高清摄像头8-13影像的显示屏，所述高压水枪8穿设在防喷孔装置7内且通过水枪固定座8-3与防喷孔装置7的钻杆穿设管7-4相连接。高压水枪8的控制器8-16采用ARM主板作为控制核心，使用时高清摄像头8-13将采煤穿层钻孔4内的煤层影像经控制器8-16传输给水枪遥控器8-2，作业人员根据煤层影像控制电动伸缩杆8-4和3自由度机械臂8-5动作，使枪头8-1朝向方便采煤的位置，启动与第一高压软管8-8相连接的高压水泵11，即可将高压水流依次通过第一高压软管8-8和第二高压软管8-12输送到枪头8-1的喷嘴处，实现采煤作业，透明防护罩8-14对高清摄像头8-13起到安全防护作用，保护罩8-6对枪头8-1起到安全防护作用。
所述3自由度机械臂8-5包括一个固定于水枪固定座8-3的旋转自由度实现偏航调整，一个2自由度串联机械臂，实现俯仰角的调整，每个关节由一个伺服舵机驱动。
所述防喷孔装置7包括套管7-5和胀紧装置，所述套管7-5上设有法兰盘7-6，所述法兰盘7-6通过膨胀螺栓7-7固定在采煤穿层钻孔4处的岩层底板2上，所述胀紧装置包括胀紧套7-8、拉紧件7-9和拉紧螺栓7-10，所述胀紧套7-8和拉紧件7-9均设于采煤穿层钻孔4内，所述胀紧套7-8内设有可供拉紧螺栓7-10穿过的通孔，所述胀紧套7-8一端顶在法兰盘7-6上，另一端顶在拉紧件7-9上，所述拉紧螺栓7-10的一端与拉紧件7-9相连接，另一端依次穿过胀紧套7-8和法兰盘7-6并与法兰盘7-6外侧的活动螺母7-11螺纹连接，所述拉紧螺栓7-10用于拉动拉紧件7-9使胀紧套7-8的内壁和外壁分别紧贴套管7-5的外壁和采煤穿层钻孔4的孔壁，所述煤水泄出管7-1、瓦斯辅助抽排管7-2、喷水降尘管7-3和钻杆穿设管7-4均设于采煤穿层钻孔4的外侧，所述钻杆穿设管7-4与套管7-5轴向同心设置，所述煤水泄出管7-1设于套管7-5的下端，所述瓦斯辅助抽排管7-2和喷水降尘管7-3均设于套管7-5的上端，且喷水降尘管7-3紧邻钻杆穿设管7-4设置。通过采用胀紧装置实现套管7-5在采煤穿层钻孔4内的拉胀式固定，且通过拉紧螺栓7-10和拉紧件7-9使胀紧套7-8的内壁和外壁分别紧贴在套管7-5的外壁和采煤穿层钻孔4的孔壁上，一方面提高了套管7-5与采煤穿层钻孔4之间的密封性，有助于保证防喷效果，另一方面提高了套管7-5与采煤穿层钻孔4之间的连接强度，当松开胀紧装置和膨胀螺栓7-7后，可快速将套管7-5从采煤穿层钻孔4内取出，有助于装置的回收再利用。瓦斯辅助抽排管7-2用于连接瓦斯抽采管路，以便在采煤过程中辅助抽采瓦斯气，喷水降尘管7-3用于连接喷水管，实现套管7-5内的喷水降尘，煤水泄出管7-1用于连接煤水分离系统9。
所述胀紧套7-8为波纹橡胶套，所述拉紧件7-9为套设在套管7-5上的拉盘，所述拉盘的一侧均布有多个拉紧螺栓7-10，所述拉紧螺栓7-10与拉盘固定连接；所述瓦斯辅助抽排管7-2内设有过滤组件，所述过滤组件包括滤筒7-21、滤芯7-22和滤筒盖7-23，所述滤筒7-21倾斜设置在瓦斯辅助抽排管7-2上，所述滤芯7-22放置在滤筒7-21内，所述滤筒盖7-23与滤筒7-21螺栓连接；所述瓦斯辅助抽排管7-2的内壁两侧交错设置有多个挡板7-24，所述挡板7-24设于过滤组件的下方，且挡板7-24远离瓦斯辅助抽排管7-2内壁的一端向下倾斜，所述挡板7-24之间行成S形抽气通道7-25。
所述煤水分离系统9包括煤水分离箱9-1和卸煤装置，所述煤水分离箱9-1内设有长纤维过滤器，所述长纤维过滤器由多个插接在煤水分离箱9-1底板上的过滤板9-2围设而成，所述过滤板9-2包括过滤板框9-21和设在过滤板框9-21内的多个长纤维过滤束9-22，所述长纤维过滤束9-22的长度≥1500mm；多个长纤维过滤束9-22紧密排列在过滤板框9-21内，且长纤维过滤束9-22与过滤板框9-21可拆卸连接，所述煤水分离箱9-1的侧上端设有煤水进口管9-3，侧下端设有排水管9-4，所述排水管9-4外端与高压水泵11相连接，所述煤水进口管9-3的出口通过软管引接至长纤维过滤器内侧的上方，所述长纤维过滤器内侧设置有出煤板9-5，所述出煤板9-5通过升降机构9-6连接在煤水分离箱9-1的底板上，所述卸煤装置包括设于煤水分离箱9-1顶部的卸煤槽9-7和设于卸煤槽9-7内的刮板机构，所述卸煤槽9-7的底部设有与出煤板9-5相匹配的卸煤孔，所述刮板机构用于将出煤板9-5上的煤转载到轨道矿车10上。煤水分离系统9通过在过滤板框9-21内采用长纤维过滤束9-22，可实现煤水的高效分离，且长纤维过滤束9-22清理方便，制造成本低，有利于提高煤水分离系统9运行的可靠性及检修维护的经济性。在所述煤水进口管9-3的出口通过软管引接至长纤维过滤器内侧的上方，方便过滤板9-2的拆卸和出煤板9-5的升降，出煤板9-5在升降机构9-6的驱动下可将煤水分离箱9-1中过滤的煤举升到卸煤槽9-7的卸煤孔处，刮板机构将出煤板9-5上的煤转载到轨道矿车10上，轨道矿车10在牵引装置的驱动下沿井下轨道12实现对煤的转运，通过高压水泵11可实现过滤水的回收利用和高压水枪8的射流水供给。
所述卸煤槽9-7倾斜设置在煤水分离箱9-1顶部，且卸煤槽9-7的低端为出料端，所述轨道矿车10与卸煤槽9-7的出料端相对应，所述出煤板9-5在升降机构9-6收缩时水平设置于煤水分离箱9-1的下部，所述出煤板9-5在升降机构9-6上升到最高位置时倾斜设置于卸煤槽9-7的卸煤孔处，且出煤板9-5的倾斜角度与卸煤槽9-7的倾斜角度相一致；所述升降机构9-6包括对应设置在出煤板9-5四个角部下方的油缸，所述油缸的底部固定在煤水分离箱9-1的底板上，所述油缸的活塞杆顶端与出煤板9-5铰链接，所述出煤板9-5前端两个角下方的油缸的伸缩行程大于后端两个角下方的油缸的伸缩行程；所述出煤板9-5的四周的下方设有可伸缩的柔性密封套9-8，所述柔性密封套9-8用于实现升降机构9-6与煤水的隔离。
所述刮板机构包括设有刮板的胶带9-9和用于支撑胶带9-9两端的驱动辊和传动辊，所述驱动辊和传动辊均转动连接在卸煤槽9-7内，且驱动辊与卸煤槽9-7外侧安装的驱动电机传动连接。
所述过滤板9-2的底部设有插杆9-23，所述过滤板9-2通过插杆9-23插接在煤水分离箱9-1的底板上，且相邻的过滤板9-2的顶部通过连接板9-10相连接，所述连接板9-10与过滤板9-2通过销钉连接；所述过滤板框9-21内设有安装槽，所述长纤维过滤束9-22的两端分别设置有用于捆扎长纤维过滤束9-22的柔性金属圈9-11，所述柔性金属圈9-11卡接在安装槽内，并通过螺栓与安装槽相连接；所述过滤板9-2上的内外两侧均设有龟甲网9-12，所述长纤维过滤束9-22夹持在内外两侧龟甲网9-12之间，所述龟甲网9-12的四周与过滤板9-2螺栓连接。
本发明的工作原理是，利用煤层1下方岩层内的底板巷道3，通过采煤穿层钻孔4用高压水枪8实现高压射流水力采煤，煤体主要依靠矿压和自重的作用下落，射流起到诱发作用，落煤能力较大。在采煤穿层钻孔4周围布置瓦斯抽采钻孔5，用于对卸压后大量解吸瓦斯进行抽采。煤体在高压射流的冲击、切割作用下，煤体内部裂隙逐渐发育，煤体瓦斯得到释放，瓦斯压力梯度降低，卸压巷周边一定区域的煤体发生变形移动，应力集中带向煤体深部转移，应力梯度降低；煤体瓦斯释放后，可提高瓦斯抽采效果。通过瓦斯抽采钻孔5预抽煤层瓦斯消除突出危险——采煤穿层钻孔4泄煤——瓦斯抽采钻孔5抽卸压瓦斯三个连续过程，实现煤与瓦斯共采的目标。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.煤矿废弃资源流态化共采方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在煤层下方的岩层内挖掘底板巷道，在底板巷道的岩层底板上钻设孔径为250～500mm的采煤穿层钻孔，并围绕采煤穿层钻孔在底板巷道的岩层底板上钻设孔径为25～100mm的瓦斯抽采钻孔，所述瓦斯抽采钻孔与采煤工作面相对应，将瓦斯抽采钻孔与布设在底板巷道内的瓦斯抽采管路相连通；
2)在采煤穿层钻孔的孔口处安装防喷孔装置，所述防喷孔装置可拆卸连接在岩层底板上，所述防喷孔装置上设有煤水泄出管、瓦斯辅助抽排管、喷水降尘管和钻杆穿设管，所述煤水泄出管用于煤与废水的共排，所述钻杆穿设管内穿设有高压水枪，所述高压水枪的枪头能够伸缩和回转，所述枪头喷嘴处水压大于5MPa，且喷嘴的孔径为8mm～15mm、18mm～20mm或20mm～30mm；
3)将煤水泄出管与底板巷道内的煤水分离系统相连接，所述煤水分离系统采用长纤维过滤器对煤水进行分离，分离后的煤经底板巷道内设置的轨道矿车进行外运，分离后的水经高压水泵打入高压水枪实现循环利用，所述高压水泵的工作压力大于20MPa，从而通过采煤穿层钻孔和瓦斯抽采钻孔实现煤与瓦斯共采。
2.根据权利要求1所述的煤矿废弃资源流态化共采方法，其特征在于：所述煤层为水平煤层或大倾角煤层。
3.根据权利要求1所述的煤矿废弃资源流态化共采方法，其特征在于：所述高压水枪包括水枪遥控器、水枪固定座、电动伸缩杆、3自由度机械臂和枪头，所述电动伸缩杆的固定端与水枪固定座相连接，伸缩端与3自由度机械臂相连接，所述3自由度机械臂远离电动伸缩杆的一端与枪头相连接，且3自由度机械臂用于实现枪头的旋转和俯仰角的调整，所述枪头的外侧设有保护罩，所述保护罩与枪头之间呈阵列状均布有多个弹簧，所述水枪固定座和电动伸缩杆的固定端内设有管槽，所述管槽内穿设有第一高压软管，所述电动伸缩杆的伸缩端下方设有第一接头，所述第一高压软管的一端与高压水泵相连接，另一端与第一接头相连接，所述电动伸缩杆的伸缩端的中部设有第二接头，所述第二接头和第一接头通过电动伸缩杆的伸缩端内的连接孔相连通，所述3自由度机械臂内设有第二高压软管，所述第二高压软管的一端与第二接头旋转连接，另一端与枪头的进水口相连接，所述3自由度机械臂远离电动伸缩杆的一端内设有高清摄像头，所述高清摄像头的外部设有透明防护罩，所述水枪固定座内设有蓄电池和控制器，所述控制器和蓄电池电连接，所述3自由度机械臂的驱动机构、电动伸缩杆和高清摄像头均与控制器电连接，所述控制器包括无线模块，所述无线模块通过无线信号与水枪遥控器通讯连接，所述水枪遥控器上设有可显示高清摄像头影像的显示屏，所述高压水枪穿设在防喷孔装置内且通过水枪固定座与防喷孔装置的钻杆穿设管相连接。
4.根据权利要求3所述的煤矿废弃资源流态化共采方法，其特征在于：所述3自由度机械臂包括一个固定于水枪固定座的旋转自由度实现偏航调整，一个2自由度串联机械臂，实现俯仰角的调整，每个关节由一个伺服舵机驱动。
5.根据权利要求1所述的煤矿废弃资源流态化共采方法，其特征在于：所述防喷孔装置包括套管和胀紧装置，所述套管上设有法兰盘，所述法兰盘通过膨胀螺栓固定在采煤穿层钻孔处的岩层底板上，所述胀紧装置包括胀紧套、拉紧件和拉紧螺栓，所述胀紧套和拉紧件均设于采煤穿层钻孔内，所述胀紧套内设有可供拉紧螺栓穿过的通孔，所述胀紧套一端顶在法兰盘上，另一端顶在拉紧件上，所述拉紧螺栓的一端与拉紧件相连接，另一端依次穿过胀紧套和法兰盘并与法兰盘外侧的活动螺母螺纹连接，所述拉紧螺栓用于拉动拉紧件使胀紧套的内壁和外壁分别紧贴套管的外壁和采煤穿层钻孔的孔壁，所述煤水泄出管、瓦斯辅助抽排管、喷水降尘管和钻杆穿设管均设于采煤穿层钻孔的外侧，所述钻杆穿设管与套管轴向同心设置，所述煤水泄出管设于套管的下端，所述瓦斯辅助抽排管和喷水降尘管均设于套管的上端，且喷水降尘管紧邻钻杆穿设管设置。
6.根据权利要求5所述的煤矿废弃资源流态化共采方法，其特征在于：所述胀紧套为波纹橡胶套，所述拉紧件为套设在套管上的拉盘，所述拉盘的一侧均布有多个拉紧螺栓，所述拉紧螺栓与拉盘固定连接；所述瓦斯辅助抽排管内设有过滤组件，所述过滤组件包括滤筒、滤芯和滤筒盖，所述滤筒倾斜设置在瓦斯辅助抽排管上，所述滤芯放置在滤筒内，所述滤筒盖与滤筒螺栓连接；所述瓦斯辅助抽排管的内壁两侧交错设置有多个挡板，所述挡板设于过滤组件的下方，且挡板远离瓦斯辅助抽排管内壁的一端向下倾斜，所述挡板之间行成S形抽气通道。
7.根据权利要求1所述的煤矿废弃资源流态化共采方法，其特征在于：所述煤水分离系统包括煤水分离箱和卸煤装置，所述煤水分离箱内设有长纤维过滤器，所述长纤维过滤器由多个插接在煤水分离箱底板上的过滤板围设而成，所述过滤板包括过滤板框和设在过滤板框内的多个长纤维过滤束，所述长纤维过滤束的长度≥1500mm；多个长纤维过滤束紧密排列在过滤板框内，且长纤维过滤束与过滤板框可拆卸连接，所述煤水分离箱的侧上端设有煤水进口管，侧下端设有排水管，所述排水管外端与高压水泵相连接，所述煤水进口管的出口通过软管引接至长纤维过滤器内侧的上方，所述长纤维过滤器内侧设置有出煤板，所述出煤板通过升降机构连接在煤水分离箱的底板上，所述卸煤装置包括设于煤水分离箱顶部的卸煤槽和设于卸煤槽内的刮板机构，所述卸煤槽的底部设有与出煤板相匹配的卸煤孔，所述刮板机构用于将出煤板上的煤转载到轨道矿车上。
8.根据权利要求7所述的煤矿废弃资源流态化共采方法，其特征在于：所述卸煤槽倾斜设置在煤水分离箱顶部，且卸煤槽的低端为出料端，所述轨道矿车与卸煤槽的出料端相对应，所述出煤板在升降机构收缩时水平设置于煤水分离箱的下部，所述出煤板在升降机构上升到最高位置时倾斜设置于卸煤槽的卸煤孔处，且出煤板的倾斜角度与卸煤槽的倾斜角度相一致；所述升降机构包括对应设置在出煤板四个角部下方的油缸，所述油缸的底部固定在煤水分离箱的底板上，所述油缸的活塞杆顶端与出煤板铰链接，所述出煤板前端两个角下方的油缸的伸缩行程大于后端两个角下方的油缸的伸缩行程；所述出煤板的四周的下方设有可伸缩的柔性密封套，所述柔性密封套用于实现升降机构与煤水的隔离。
9.根据权利要求7所述的煤矿废弃资源流态化共采方法，其特征在于：所述刮板机构包括设有刮板的胶带和用于支撑胶带两端的驱动辊和传动辊，所述驱动辊和传动辊均转动连接在卸煤槽内，且驱动辊与卸煤槽外侧安装的驱动电机传动连接。
10.根据权利要求7所述的煤矿废弃资源流态化共采方法，其特征在于：所述过滤板的底部设有插杆，所述过滤板通过插杆插接在煤水分离箱的底板上，且相邻的过滤板的顶部通过连接板相连接，所述连接板与过滤板通过螺栓或销钉连接；所述过滤板框内设有安装槽，所述长纤维过滤束的两端分别设置有用于捆扎长纤维过滤束的柔性金属圈，所述柔性金属圈卡接在安装槽内，并通过螺栓与安装槽相连接；所述过滤板上的内外两侧均设有龟甲网，所述长纤维过滤束夹持在内外两侧龟甲网之间，所述龟甲网的四周与过滤板螺栓连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011342722.7A CN112253120B (zh) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 煤矿废弃资源流态化共采方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011342722.7A CN112253120B (zh) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 煤矿废弃资源流态化共采方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112253120A true CN112253120A (zh) | 2021-01-22 |
| CN112253120B CN112253120B (zh) | 2023-06-09 |
Family
ID=74225090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011342722.7A Active CN112253120B (zh) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 煤矿废弃资源流态化共采方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112253120B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU5853680A (en) * | 1980-05-19 | 1980-08-21 | Fmc Corporation | Slurry mining apparatus |
| AU516610B2 (en) * | 1979-12-14 | 1981-06-11 | Conoco Inc. | Haulage of mineral slurry |
| AU2001282475A1 (en) * | 2000-08-25 | 2002-03-04 | Yeda Research And Development Co. Ltd. | Methods of treatment or prevention of autoimmune diseases with CpG-containing polynucleotide |
| AU2009100534A4 (en) * | 2009-06-02 | 2009-07-09 | Magnum Rental Pty Ltd | Vehicle mounted unmanned water cannon |
| CN108798630A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-11-13 | 中国矿业大学 | 一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验系统 |
| WO2019184073A1 (zh) * | 2018-03-27 | 2019-10-03 | 北京首创热力股份有限公司 | 一种用于大尺寸井眼硬岩钻井的多循环流道钻井系统及钻井工艺 |
| CN111456656A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-07-28 | 河南理工大学 | 煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法 |
-
2020
- 2020-11-26 CN CN202011342722.7A patent/CN112253120B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU516610B2 (en) * | 1979-12-14 | 1981-06-11 | Conoco Inc. | Haulage of mineral slurry |
| AU5853680A (en) * | 1980-05-19 | 1980-08-21 | Fmc Corporation | Slurry mining apparatus |
| AU2001282475A1 (en) * | 2000-08-25 | 2002-03-04 | Yeda Research And Development Co. Ltd. | Methods of treatment or prevention of autoimmune diseases with CpG-containing polynucleotide |
| AU2009100534A4 (en) * | 2009-06-02 | 2009-07-09 | Magnum Rental Pty Ltd | Vehicle mounted unmanned water cannon |
| WO2019184073A1 (zh) * | 2018-03-27 | 2019-10-03 | 北京首创热力股份有限公司 | 一种用于大尺寸井眼硬岩钻井的多循环流道钻井系统及钻井工艺 |
| CN108798630A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-11-13 | 中国矿业大学 | 一种构造煤原位煤层气水平井洞穴卸压开采模拟试验系统 |
| CN111456656A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-07-28 | 河南理工大学 | 煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112253120B (zh) | 2023-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2015127808A1 (zh) | 中心立柱全断面竖井钻机 | |
| CN102650137A (zh) | 水底淤泥疏浚装置 | |
| AU2014301480B2 (en) | Device for sinking a shaft and method for sinking a shaft | |
| CN201301711Y (zh) | 一种新型煤矿小型掘进机 | |
| CN108894755B (zh) | 一种海底天然气水合物开采系统及方法 | |
| CN206768898U (zh) | 一种高效率的城市水利工程清淤装置 | |
| CN106217487A (zh) | 一种可以调节高度式水循环水切割机 | |
| CN111926817A (zh) | 一种用于桩内清泥和抽泥的部件、抽泥设备及方法 | |
| CN112253120A (zh) | 煤矿废弃资源流态化共采方法 | |
| CN210045533U (zh) | 一种淤泥处理用防堵型沙石分离机 | |
| CN201619502U (zh) | 大流量排水抢险车 | |
| CN206903645U (zh) | 可打捞固定阀长柱塞抽油泵 | |
| CN216041177U (zh) | 一种建筑基坑施工用混凝土砂浆喷射机 | |
| CN216518695U (zh) | 一种带有内部抗压组件的潜水泵 | |
| CN112943128B (zh) | 地下水丰富地区工程勘察用钻探护壁泥浆循环装置及方法 | |
| CN115107051A (zh) | 一种深海养殖网箱维护机器人及维护方法 | |
| CN201448108U (zh) | 高突矿井煤巷快速掘进单臂防突钻装锚机 | |
| CN112377197A (zh) | 井下煤水分离系统 | |
| CN208650810U (zh) | 一种集成大容积供液罐的新型自走式修井洗井机 | |
| CN213392012U (zh) | 多功能的水动力石油钻机钻台底座 | |
| CN114875988B (zh) | 高压射流疏浚装置 | |
| CN218652802U (zh) | 一种轻型远程供水车 | |
| CN201053931Y (zh) | 水质自动监测站专用的采水设备 | |
| CN113605479B (zh) | 一种水利工程用高效灌溉清淤设备 | |
| CN220743293U (zh) | 海洋流体提取系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230518 Address after: 454000 No. 2001 Century Avenue, hi tech Zone, Henan, Jiaozuo Applicant after: HENAN POLYTECHNIC University Applicant after: SHANGHAI INSTITUTE OF TECHNOLOGY Address before: 454000 No. 2001 Century Avenue, hi tech Zone, Henan, Jiaozuo Applicant before: HENAN POLYTECHNIC University |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |