[發(fā)明專利]一種流態(tài)化煤氣同采系統(tǒng)及其同采方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911037344.9
• 申請(qǐng)日: 2019-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN110656937B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周福寶;劉應(yīng)科;蔣名軍;康建宏;高峰;劉春;方飛飛;宋小林;魏明堯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21C41/18
• 分類號(hào): E21C41/18;E21C45/04;E21B43/00;E21F7/00;E21F15/10
• 代理公司: 北京淮海知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32205
• 代理人: 楊曉亭

本發(fā)明公開了一種流態(tài)化煤氣同采系統(tǒng)及其同采方法，流態(tài)化煤氣同采系統(tǒng)包括水力開采部分、井底煤巖處理部分和煤巖輸送部分。本發(fā)明水力開采過(guò)程中釋放的瓦斯可以通過(guò)采煤鉆井頂部的瓦斯抽采斜孔被瓦斯抽采泵抽采，水力開采出的煤巖混合物可以通過(guò)井底煤巖處理部分和煤巖輸送部分進(jìn)行煤巖分離后分類運(yùn)輸上井，水力開采部分與井底煤巖處理部分各自工作、互不影響，可極大提高水力開采工藝的可靠性和開采效率；可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人開采的自動(dòng)化作業(yè)，大大提高煤與瓦斯突出煤層的開采安全性；適用于對(duì)邊角煤和雞窩煤等含煤少、地質(zhì)條件復(fù)雜的煤層資源進(jìn)行開采，特別適用于對(duì)煤與瓦斯易突出的松軟煤層進(jìn)行煤礦開采。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤體與瓦斯的同采系統(tǒng)及其同采方法，具體是一種流態(tài)化煤體與瓦斯的同采系統(tǒng)及其同采方法，屬于煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

中國(guó)煤礦的瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重，很多礦區(qū)在煤炭開采過(guò)程中都面臨著嚴(yán)重的煤與瓦斯突出風(fēng)險(xiǎn)。目前除了少量的露天采煤外，中國(guó)超過(guò)90％的煤礦均采用井工開采的方式，即通過(guò)在井下布置采煤巷道進(jìn)行采煤，并通過(guò)運(yùn)輸系統(tǒng)將煤運(yùn)輸?shù)降孛妫渲凶畛Ｓ玫姆绞绞情L(zhǎng)壁后退式工作面采煤法。

采用井工方式開采煤與瓦斯突出煤層時(shí)，一方面，為了消除突出威脅，往往需要掘進(jìn)大量的輔助巷道和施工大量的抽采鉆孔抽采突出煤層的瓦斯，不僅經(jīng)濟(jì)成本高、而且災(zāi)害治理效率低；此外，雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤，但井下生產(chǎn)作業(yè)仍需大量的人力，一旦發(fā)生煤與瓦斯突出事故，將造成大量人員傷亡，因此井工開采的安全性不高；另一方面，井工模式采煤過(guò)程中，在采區(qū)中往往不可避免地殘留一部分邊角塊段及各種小煤柱(俗稱“邊角煤”)，由于邊角煤形狀及煤厚變化較大，因此導(dǎo)致大型綜采設(shè)備無(wú)法適用于開采邊角煤，且邊角煤開采條件通常較復(fù)雜，如開采壓力大、頂板破碎等會(huì)導(dǎo)致邊角煤開采難度較大，因此常常被放棄開采；再一方面，針對(duì)煤層分布不連續(xù)的團(tuán)狀煤炭資源(俗稱“雞窩煤”)，若以井工開采的方式進(jìn)行采煤，因煤炭資源不連續(xù)且含量較少，因此會(huì)導(dǎo)致以井工開采的方式的性價(jià)比極低，通常會(huì)以沒(méi)有開采價(jià)值而放棄開采。然而，放棄開采邊角煤和雞窩煤等含煤少、地質(zhì)條件復(fù)雜的煤炭，往往造成煤炭資源的浪費(fèi)。

現(xiàn)有技術(shù)中利用地面鉆井實(shí)施水力采煤是解決上述問(wèn)題的一種方法。鉆井水力采煤取消了井下巷道，操作人員在地面操作，因此不存在井下安全問(wèn)題，既大幅度降低開采成本，也提升了采煤的安全性；鉆井水力采煤的采煤區(qū)域是以鉆井為圓心、半徑15～30m的范圍，單個(gè)鉆井的采煤區(qū)域較小，因此鉆井的布置更靈活，非常適合開采邊角煤和雞窩煤等含煤少的煤炭資源；且煤與瓦斯突出煤層的煤一般較軟，煤的堅(jiān)固性系數(shù)f值一般小于0.5，鉆井水力采煤非常適合開采煤與瓦斯突出煤層。

針對(duì)鉆井水力采煤技術(shù)，申請(qǐng)?zhí)枮?2129521.2的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種無(wú)人下井鉆孔水力采煤方法，其公開了在豎井中安裝的開采管柱包含了高壓水通道、壓縮空氣通道和返渣筒。但這樣的結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中不僅控制較困難，還可能發(fā)生相互影響導(dǎo)致功能失效，存在開采裝備及工藝復(fù)雜的問(wèn)題，并且高壓水通道和壓縮空氣通道大大壓縮了返渣筒的空間，且水力開采過(guò)程中無(wú)法同時(shí)對(duì)返渣筒進(jìn)行提升，從而導(dǎo)致開采效率較低。其他現(xiàn)有技術(shù)提出的鉆井水力采煤方法，均存在上述問(wèn)題，造成鉆井水力采煤法在煤礦現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用非常困難，嚴(yán)重限制了該方法的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種流態(tài)化煤氣同采系統(tǒng)及其同采方法，針對(duì)邊角煤和雞窩煤等含煤少、地質(zhì)條件復(fù)雜的煤層資源進(jìn)行開采時(shí)可以在操作簡(jiǎn)便、控制可靠的前提下實(shí)現(xiàn)提高開采效率，特別適用于對(duì)煤與瓦斯易突出的松軟煤層進(jìn)行煤礦開采。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本流態(tài)化煤氣同采系統(tǒng)包括水力開采部分、井底煤巖處理部分和煤巖輸送部分；