[實用新型]一種低透氣性煤層水力割縫系統

有效

• 申請號: 201520509322.9
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN204782970U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 魏佳男;張鵬鵬;李定啟;張石偉
• 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: 鄭州立格知識產權代理有限公司 41126
• 代理人: 李紅衛

技術領域

本實用新型屬于瓦斯抽采技術領域，涉及一種水力割縫系統，特別涉及一種低透氣性煤層水力割縫系統。

背景技術

瓦斯是煤礦井下安全生產的主要威脅，瓦斯事故具有群體性傷亡的特點，常常會給煤礦生產帶來巨大損失，因此煤礦瓦斯的治理及防止瓦斯事故的發生是煤礦安全生產工作中的重中之重。

由于我國絕大部分的煤層賦存條件先天不足，造成我國煤礦瓦斯治理工作投入大、收效小、投入產出不成比例，瓦斯治理工作成為煤礦安全生產的主要難題之一。現有的井下瓦斯治理技術主要包括：保護層開采、順層鉆孔、穿層鉆孔、水力沖孔、水力割縫、深孔爆破等主要方法。對于單一煤層或條件不具備的煤層群，保護層開采技術無法得到有效應用；順層鉆孔是現在應用最多的方法，順層鉆孔成本低、施工方便、工藝簡單，因此得到了廣泛的應用，但順層鉆孔對煤體的擾動小，只能依靠增加鉆孔數量和延長抽采時間來換取瓦斯抽采量，特別是低透氣性軟煤層存在著鉆孔易塌孔、抽采時間長、效果差，極大的影響煤礦正常接替。深孔爆破的應用效果較好，可是如何防止爆破時引起的瓦斯事故及處理瞎炮等問題是困擾深孔爆破應用的主要問題。穿層鉆孔存在的問題是水力沖孔需利用底板巷，成本高昂、投入大且施工不便。

水力割縫的原理是在煤層鉆孔中利用專用鉆頭、高壓水在鉆孔兩側各開一條具有一定寬度和厚度的水平卸壓槽，相當于在煤層中開采一層保護層，從而增加了煤體暴露面積,割縫后整個煤體在自身重力和周圍煤巖體的應力變化下發生垮落變形，應力降低，煤體膨脹變形裂隙增多。我國最早在鶴壁四礦、二礦及湖南紅衛煤礦進行過鉆孔水力割縫抽采瓦斯試驗，試驗表明：對于f=0.2～1.1的煤層，采取割縫壓力為12～16MPa、水量為11.7m³／h進行水力割縫后，鉆孔自然瓦斯涌出量為非割縫的2.5倍左右；水力割縫所形成的松動卸壓影響范圍可達4～10m，能夠達到排放瓦斯和卸壓的要求。從目前不同地方水力割縫的實驗效果來說，水力割縫對于煤礦井下瓦斯抽采是一種非常有效的抽采手段。

現有的的水力割縫技術是利用高壓水射流將切割下來的煤渣從鉆孔帶出孔外,由于鉆孔空間有限且切割的煤量大，容易發生煤渣堵孔事故，影響施工進度。特別在高瓦斯松軟煤層中更為顯著，根據馮增朝在陽煤集團寺家莊煤礦進行的實驗，割縫時堵孔嚴重、排渣不暢；當發生堵孔后，大量的水聚集在煤層中，如果割縫速度太小，會把大量的高壓水封存在煤層中，可能導致煤層突出，在割縫中難實現以恒定的割縫速度進行割縫。水力割縫技術主要以在鉆孔兩邊切割水平卸壓槽為主，水平卸壓槽隨著鉆頭的后退，煤渣量產生較均勻，有利于鉆孔排渣且切縫后的卸壓槽上方垮落煤體不易進入鉆孔，從而減少了鉆孔潛在排渣量，但是這種切縫方式卻存在著切割卸壓槽的煤渣向鉆孔運移困難的問題，特別是在距離鉆孔越遠的切縫處，煤渣越不容易排出，殘存的煤渣堆積在卸壓槽空間，降低了卸壓槽對煤層上下的卸壓作用，從而使煤層的擾動變小。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種結構簡單、操作方便且割縫效率高的低透氣性煤層水力割縫系統。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：一種低透氣性煤層水力割縫系統，包括雙壁鉆桿、鉆機和與雙壁鉆桿連接的真空泵、注漿泵，雙壁鉆桿內設有鉆桿內孔和鉆桿外孔，雙壁鉆桿一端通過變徑接頭與鉆頭連接；變徑接頭的錐度部分設有噴嘴；噴嘴與鉆桿外孔相連通；鉆頭為中空結構，鉆頭上設有刀片翼。

進一步地，真空泵與鉆桿內孔相連；注漿泵與鉆桿外孔相連；鉆桿外孔還連接有高壓水管。

進一步地，雙壁鉆桿外設有防噴裝置，防噴裝置包括瓦斯抽采管和沉降室。

進一步地，刀片翼傾斜設置。

進一步地，變徑接頭與鉆頭、雙壁鉆桿均螺紋連接。

進一步地，雙壁鉆桿外表面上設有螺紋。