[發明專利]超長鉆孔高壓水射流鉆割聯動煤層瓦斯抽放與防突系統及方法

有效

• 申請號: 201010544301.2
• 申請日: 2010-11-15
• 公開（公告）號: CN102465712A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 陸庭侃;李健;高德安;李一民
• 申請（專利權）人: 湖南漢壽中煤科技有限公司
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21C25/60;E21B34/08;F16K11/065;F16K31/12
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 胡堅;何耀煌

技術領域

本發明公開一種煤層瓦斯抽放與防突系統及方法，特別是一種長鉆孔高壓水射流鉆割聯動煤層瓦斯抽放與防突系統及方法。

背景技術

煤炭為人們日常生活中的重要能源，在人們的生產生活中起到不可估量的作用。現在的煤炭都是從煤礦中采集而來，在煤礦采煤的過程中，因為本煤層中存在瓦斯，所以在煤礦鉆探的過程中，瓦斯的抽放以及防止煤與瓦斯的突出等就顯得尤為重要，如果不能很好的進行瓦斯抽放，則存在生產事故隱患，容易引發生產事故。因此，在采煤之前，進行瓦斯抽放是必要的工作。目前，煤礦中通常采用的瓦斯抽放都是采用打孔技術進行，即在煤礦處自上而下鉆出多個孔，使瓦斯從孔內散發而出，而此種做法存在的主要問題，就是鉆孔的孔徑過小，通常約20cm作用，這樣就使得有效暴露面積過小，煤層內的瓦斯釋放范圍過小，而且，密集的打孔，勢必要增加打孔時間，使生產效率低、生產成本較高等。雖然，目前的煤炭鉆探研究領域中也提出過一些其他的瓦斯抽放方法，如：先將孔打好，再將水切割系統插入孔內，進行水切割，但是，由于地下地質結構復雜，通常在瓦斯抽放時，鉆探的孔都不是直上直下的，而是彎曲歪斜的，這樣，水切割系統就不易插入孔中，通常在十幾、二十米的鉆孔深度下尚可以使用，當孔的深度達到100-200米，甚至幾百米的深度時，就顯得無能為力了，所以上述做法僅停留在實驗理想狀態下，而無法應用于實際生產中；也有人提出另一種方式，即在鉆頭處設置磨料，當鉆孔達到設定深度后，通過噴出磨料來切割煤層，達到瓦斯抽放的目的，但是，這種形勢下，磨料無法補給，使用不方便，因此，也僅停留在研究階段，無法應用于實際生產中。

發明內容

針對上述提到的現有技術中的煤礦瓦斯抽放系統中，抽放效果不好的缺點，本發明提供一種新的瓦斯抽放方法及系統，其將孔鉆到設定位置后，在退鉆的過程中，間歇性的噴出高壓水，對煤層進行旋轉切割，以擴大瓦斯抽放面積。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：一種超長鉆孔高壓水射流鉆割聯動煤層瓦斯抽放與防突系統，該系統包括鉆頭、壓力感應閥、鉆桿、鉆機、高低壓輸水旋轉裝置、高壓泵和水箱，壓力感應閥安裝在鉆桿前端，鉆頭安裝在壓力感應閥前端，壓力感應閥外側安裝有噴嘴，鉆機驅動鉆桿轉動，水箱內的水通過高壓泵傳輸給高低壓輸水旋轉裝置，由高低壓輸水旋轉裝置輸入鉆桿，通過鉆桿傳輸到壓力感應閥處。

一種采用上述的超長鉆孔高壓水射流鉆割聯動煤層瓦斯抽放與防突系統實現超長鉆孔高壓水射流鉆割聯動煤層瓦斯抽放與防突的方法，該方法包括下述步驟：

A、鉆機驅動鉆桿轉動，鉆桿帶動鉆頭轉動，進行鉆孔；

B、鉆孔到設定深度后，通過高壓泵向鉆桿內注入水壓壓力為30MPa-70MPa高壓水，高壓水從壓力感應閥側面噴出，同時，鉆機驅動鉆桿轉動，鉆桿帶動壓力感應閥轉動，壓力感應閥噴出的高壓水對煤層進行旋轉切割；

C、切割時間設定為2min-5min或者切割半徑達到0.5m-3.5m的深度時，高壓泵停止向鉆桿內注入高壓水，停止對煤層進行旋轉切割，鉆機驅動鉆桿轉動，鉆桿帶動壓力感應閥及鉆頭后退；

D、鉆頭后退設定長度后，重復步驟B；

E、重復步驟C和步驟D，直至鉆頭后退至不需要切割的深度，鉆機驅動鉆桿轉動，鉆桿帶動壓力感應閥及鉆頭后退，退出，即完成。

本發明解決其技術問題采用的技術方案進一步還包括：