[發明專利]順層鉆孔割縫卸壓增透方法

有效

• 申請號: 201810060728.1
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108331609B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 張永將;袁本慶;李成成;陸占金;孟賢正;曹建軍;楊慧明
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B43/26
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

本發明公開了一種順層鉆孔割縫卸壓增透方法，包括以下步驟：(1)根據順層瓦斯抽采鉆孔設計要求，利用高壓水力割縫裝置施工順層瓦斯抽采鉆孔，形成鉆孔；(2)不退鉆，在高壓水力割縫裝置中通入高壓水對煤體進行旋轉環向切割形成圓盤狀縫槽；(3)圓盤狀縫槽形成后，退鉆，且鉆頭、鉆桿不進行旋轉，對煤體進行徑向切割形成徑向縫槽；(4)重復步驟(2)及步驟(3)，在同一鉆孔中形成多條圓盤狀縫槽及徑向縫槽；(5)重復步驟(1)至(4)，對其他順層鉆孔分別實施打鉆、割縫作業。本發明降低了煤層水平及垂直方向應力，提高了鉆孔瓦斯抽采濃度和流量，減少了工作面順層鉆孔數量，其方法簡便、操作方便。

技術領域

本發明涉及煤礦瓦斯抽采技術領域，特別涉及一種順層鉆孔割縫卸壓增透方法。

背景技術

深部開采煤與瓦斯突出、沖擊地壓是一種非常嚴重而又比較普遍的威脅煤礦安全生產的自然災害。據不完全統計，目前大約有20多個國家和地區有瓦斯動力災害發生，發生災害的總次數在5萬多次，死亡35000余人，其中沖擊地壓事故也逐年增多。隨著開采深度的增加，煤層瓦斯壓力、瓦斯含量、地應力加大，突出礦井的突出危險性越來越嚴重，成為威脅礦區安全生產主要問題之一；除此之外，采深的增加、礦山壓力的增大還會帶來沖擊地壓及深井地熱等問題。

在深部礦井高強度開拓開采條件下，煤與瓦斯突出、沖擊地壓等動力災害可能共存于同一礦井或煤層不同區域。為提高預抽瓦斯效果及降低高地應力，順層鉆孔采取了鉆孔掏穴、深孔控制預裂爆破、深孔松動爆破、高壓水射流擴孔、水力割縫、水力壓裂及復合措施強化卸壓增透。這些措施雖對提高低透氣性高瓦斯煤層抽采率取得一定效果；但存在明顯局限性，一些礦井采取增透措施后誘發突出、巷道垮塌等事故，效果欠佳；此外不能對煤層進行連續卸壓增透，無法從根本上保證回采工作面的安全高效生產。

發明內容

有鑒于此，本發明的一種順層鉆孔割縫卸壓增透方法，克服了已有技術中的不足，提供了一種環向和徑向水力割縫相結合的連續割縫方法，實現采煤工作面煤層整體卸壓和增透，減少了工作面順層瓦斯抽采鉆孔數量，降低了煤層垂直、水平方向的應力水平，保障了工作面安全高效回采。

本發明的順層鉆孔割縫卸壓增透方法，包括以下步驟：

(1)根據順層瓦斯抽采鉆孔設計要求，利用高壓水力割縫裝置施工順層瓦斯抽采鉆孔，形成鉆孔；

(2)不退鉆，在高壓水力割縫裝置中通入高壓水對煤體進行旋轉環向切割形成圓盤狀縫槽；

(3)圓盤狀縫槽形成后，退鉆，且鉆頭、鉆桿不進行旋轉，對煤體進行徑向切割形成徑向縫槽；

(4)重復步驟(2)及步驟(3)，在同一鉆孔中形成多條圓盤狀縫槽及徑向縫槽，至距該鉆孔的開孔點5-15m時終止，完成一組順層鉆孔割縫卸壓增透工作；

(5)重復步驟(1)至(4)，對其他順層鉆孔分別實施打鉆、割縫作業，實現回采工作面整個煤體順層鉆孔卸壓增透工作。

進一步，在步驟(2)中，形成的所述圓盤狀縫槽的半徑為2-3m、高度為40-100mm。

進一步，在步驟(2)中，對煤體進行旋轉環向切割時具體包括以下步驟：

(2a)高壓水壓力調至20-50MPa，割縫時間為5-10min，形成半徑0.5-1m的圓盤狀縫槽；

(2b)高壓水壓力調至50-80MPa，割縫時間為3-5min，形成半徑1-2m的圓盤狀縫槽；

(2c)高壓水壓力調至80-150MPa，割縫時間為1-3min，形成半徑2-3m的圓盤狀縫槽。

進一步，在步驟(2)中，高壓水力割縫裝置的鉆桿、鉆頭保持旋轉狀態。

進一步，相鄰所述圓盤狀縫槽的間距為1-6m。