[發明專利]一種堅硬煤層注水防沖方法與系統

有效

• 申請號: 202110854327.5
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113417639B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 顧合龍;來興平;單鵬飛;張帥
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F17/00
• 代理公司: 長沙沐風知識產權代理事務所(普通合伙) 43278
• 代理人: 謝浪

1.一種堅硬煤層注水防沖方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、在煤層圍巖(7)上施作鉆孔(8)；

步驟2、利用高壓水射流在所述鉆孔(8)中切割水射流切縫,以增強所述鉆孔(8)周邊圍巖滲透性；其中，高壓水射流中混入有設定比例的細砂，水中細砂在高水壓沖擊作用下將嵌入水射流切縫周圍的裂隙中；

步驟3、通過所述鉆孔(8)向煤層圍巖(7)注水，對煤層進行水力致裂，在煤層中形成煤層卸壓帶；

步驟4、當注水量無明顯變化時，停止注水并在不影響所述鉆孔(8)周邊圍巖裂隙內水的賦存狀態前提下，將所述鉆孔(8)中的水砂混合物抽出；

步驟5、對所述鉆孔(8)周邊圍巖進行微波加熱，利用裂隙中細砂與煤層圍巖(7)吸波能力的不同，引起圍巖裂隙壁面受熱不均，增加裂隙壁面毀傷。

2.根據權利要求1所述的堅硬煤層注水防沖方法，其特征在于：步驟3注水過程中，在水中混入有碳酸氫鈉。

3.根據權利要求1或2所述的堅硬煤層注水防沖方法，其特征在于：步驟3注水過程中，通過沖擊波發生器對所述鉆孔(8)內的注水施加高能沖擊波。

4.根據權利要求3所述的堅硬煤層注水防沖方法，其特征在于：所述沖擊波發生器包括液態CO2相變器(14)，所述液態CO2相變器(14)用于將液態CO2氣化成高壓CO2氣體并排至所述鉆孔(8)內的注水中。

5.根據權利要求3所述的堅硬煤層注水防沖方法，其特征在于：步驟3注水過程中，在水中還混入有特定比例的細砂。

6.根據權利要求3所述的堅硬煤層注水防沖方法，其特征在于：所述水射流切縫沿鉆孔(8)的圓周方向均布布置多條，每條水射流切縫沿鉆孔(8)的軸向延伸。

7.根據權利要求6所述的堅硬煤層注水防沖方法，其特征在于：所述水射流切縫為寬度朝向鉆孔(8)逐漸變大的三角形切縫。

8.一種堅硬煤層注水防沖系統，其特征在于，包括：

注水管(1)，用于向煤層圍巖(7)上的鉆孔(8)進行注水，所述注水管(1)的側壁上均布有注水孔(9)；

注水泵(2)，與通過水管與所述注水管(1)連通；

細砂添加器(3)，設置在所述注水管(1)上，用于向所述注水中添加細砂；

遮蔽外管(4)，可拆卸的匹配套在所述注水管(1)外，用于將所述注水管(1)上的注水孔(9)遮蔽；

多條縱向條縫(5)，均勻分布在所述遮蔽外管(4)的管壁上，以將所述注水管(1)上的注水孔(9)部分暴露；

微波發生器(6)，設置于所述注水管(1)上，用于向所述鉆孔(8)內饋入微波并使鉆孔(8)周邊圍巖產生自熱。

9.根據權利要求8所述的堅硬煤層注水防沖系統，其特征在于：還包括設置于所述水管上的碳酸氫鈉添加器(12)，所述碳酸氫鈉添加器(12)用于向所述注水中添加碳酸氫鈉。

10.根據權利要求9所述的堅硬煤層注水防沖系統，其特征在于：還包括對鉆孔(8)內的注水施加高能沖擊波的沖擊波發生器；

所述沖擊波發生器包括液態CO2相變器(14)，所述液態CO2相變器(14)用于將液態CO2氣化成高壓CO2氣體并排至所述水管中。