[發明專利]低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法

有效

• 申請號: 201510084278.6
• 申請日: 2015-02-14
• 公開（公告）號: CN104727795B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 李定啟
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21F7/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才;朱俊峰

低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法，包括以下步驟：設計極薄分層水射流開采參數，加工和測試、安裝極薄分層水射流開采裝置；測定水射流開采半徑及對應的射流參數；施工排渣孔和中間的射流開采鉆孔；開始在極薄分層進行水射流采煤；開采至設計位置后，關閉極薄分層水射流開采裝置；將射流開采鉆孔和排渣孔聯入抽放管路抽放；重復步驟（5）?（7），進行下一次鉆孔施工和射流開采；進行極薄分層開采卸壓效果檢驗。本發明使煤層百米鉆孔瓦斯流量成數倍增長，大大縮短了瓦斯抽放時間；鉆孔抽放半徑成數倍增加，減少鉆進工程量；使掘進及回采期間的瓦斯超限幾率大為減少，為煤礦安全高效回采、掘進提供了寶貴時間及安全保障。

技術領域

本發明屬于煤礦安全生產技術領域，具體涉及一種低透性軟煤層極薄分層水射流開采增透方法。

背景技術

2011年10月16日由國家安全生產監督管理總局、國家發展和改革委員會、國家能源局、國家煤礦安全監察局以安監總煤裝〔2011〕163號印發《煤礦瓦斯抽采達標暫行規定》有下列情況之一的礦井必須進行瓦斯抽采，并實現抽采達標：（一）開采有煤與瓦斯突出危險煤層的；（二）一個采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于5m/min或者一個掘進工作面絕對瓦斯涌出量大于3m/min的；（三）礦井絕對瓦斯涌出量大于或等于40m/min的；（四）礦井年產量為1.0～1.5Mt，其絕對瓦斯涌出量大于30m/min的；（五）礦井年產量為0.6～1.0Mt，其絕對瓦斯涌出量大于25m/min的；（六）礦井年產量為0.4～0.6Mt，其絕對瓦斯涌出量大于20m/min的；（七）礦井年產量等于或小于0.4Mt，其絕對瓦斯涌出量大于15m/min的。

預抽瓦斯效果應當滿足如下標準：

對瓦斯涌出量主要來自于開采層的采煤工作面，評價范圍內煤的可解吸瓦斯量滿足表1規定的，判定采煤工作面評價范圍瓦斯抽采效果達標。

表1 采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量應達到的指標

由于我國大部分礦區煤層透氣性偏低，對于大型以上高瓦斯礦井，采煤工作面瓦斯預抽通常效率較低，直接預抽煤層瓦斯時鉆孔有效抽采半徑小，抽采效果差，瓦斯抽采周期長，往往以密集布孔、高工程投入為代價進行預抽。

1、現有保護層開采技術

開采保護層能夠有效地對被保護的突出煤層瓦斯預抽和區域消突，《防治煤與瓦斯突出規定》四十五條規定，對于具備開采保護層條件的突出礦井必須優先采用開采保護層措施；開采保護層能均勻地使被保護的突出煤層區域性卸壓和消突，技術工藝過程較成熟簡單，安全可靠，而對于其應用和推廣最大的問題包括兩方面：一方面是國內很多礦區的突出煤層為單一煤層或煤層間距太大，找不到適合的保護層進行開采；另一方面是當開采的保護層本身具有突出危險或煤層太薄賦存不穩定時，保護層本身開采難度較大。此外，現有技術條件下保護層開采工程成本加高，周期較長，因此主要應用于突出礦井的區域防突，較少用于高瓦斯礦井的瓦斯預抽。

2、水力沖孔技術

水力沖孔是在突出煤層中直接應用的一種防治突出措施，它是以巖柱或者煤柱作為安全屏障，沖孔時，隨著鉆孔的前進，煤、水、瓦斯經過孔道向孔外排出，孔道周圍煤體劇烈向孔道方向移動，同時發生煤體的膨脹變形和頂底板的相向位移，引起在沖孔一定影響范圍內的地應力降低，煤層卸壓，裂隙增加，使煤層透氣性增高，促進瓦斯的解吸和排放，煤的強度增高和濕度增加。鉆孔沖出一定數量的煤體后形成孔徑較大的空洞，一方面有利于提高沖孔后的瓦斯抽放效果，另外其抽放影響半徑相對較大，減少了鉆孔施工量，同時也縮短了預抽時間，解決了常規預抽煤層瓦斯方式的不足。存在的主要問題：存在沖孔時間較長、沖孔需要的水量大、出現應力分布不均和應力集中以至于增加煤與瓦斯突出危險性等問題。對于高瓦斯礦井工作面預抽而言，水力沖孔存在主要問題為沖孔時間較長、沖孔需要的水量大、出現應力分布不均和應力集中，且沖孔效果受煤的硬度影響極大。水力沖孔目前主要應用于突出煤層的區域消突。

3、水力割縫技術