液压驱动环向致裂煤体的煤层瓦斯强化抽采方法技术

本发明专利技术涉及一种液压驱动环向致裂煤体的煤层瓦斯强化抽采方法，属于煤矿安全领域，本发明专利技术通过煤矿井下的高压注水泵或泵组将高压水注入至多向油缸内，进而推动作用柱与致裂圆弧向瓦斯抽采钻孔的径向方向移动，进而与瓦斯抽采钻孔内壁接触后，将多向油缸内的水压对瓦斯抽采钻孔周围煤体进行挤压，从而使得煤体产生不同程度的次生裂隙，达到煤层增透的目的，最终提高瓦斯在抽采钻孔周围煤体的流动性，增强瓦斯抽采效果。强瓦斯抽采效果。强瓦斯抽采效果。

【技术实现步骤摘要】
液压驱动环向致裂煤体的煤层瓦斯强化抽采方法


[0001]本专利技术属于煤矿安全领域，涉及一种液压驱动环向致裂煤体的煤层瓦斯强化抽采方法。

技术介绍

[0002]瓦斯是矿井安全生产的主要威胁之一，其是以甲烷为主要成分的可燃性气体，以吸附和游离的形态赋存于煤层或围岩内。目前，我国煤炭行业普遍采用开采保护层与瓦斯抽采的方式实施矿井瓦斯灾害治理。但由于我国煤层瓦斯地质条件相对较差，多数煤层属松软低透煤层，故在实施瓦斯抽采的过程中，往往采用相应的措施对煤体实施大面积增透，方可提高矿井瓦斯抽采效果，确保工作面煤体回采前的瓦斯抽采达标。目前常用的煤层增透措施主要有水力压裂、水力割缝、二氧化碳驱替等，且已在诸多的工程实践中取得了一定的应用效果。但由于我国煤层瓦斯地质条件复杂，在应用水力化措施对煤体实施增透时，由于地应力的影响往往使得在一定时期后，煤体的次生裂隙闭合，进而其渗透特性恢复或趋近于原有的数值，这实际对矿井的瓦斯抽采十分不利。而采用二氧化碳驱替工艺其作用范围有限，故难以使得钻孔在长时间内产出高浓度的瓦斯。此外，水力割缝、水力压裂、二氧化碳驱替工艺均需对施工后的瓦斯抽采钻孔进行高效封堵，方可保证增透作业过程中的人员安全，其封堵深度与长度均对现场施工人员提出了极为高的要求。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种液压驱动环向致裂煤体的煤层瓦斯强化抽采方法，解决低透煤层瓦斯抽采效果差的问题，切实保障矿井瓦斯灾害治理效果，进一步确保煤炭的持续安全生产，切实确保井下作业人员的人身安全。
>[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种液压驱动环向致裂煤体的煤层瓦斯强化抽采方法，包括以下步骤：
[0006]S1：应用钻进设备在工作面运输顺槽内沿煤层的倾向方向施工瓦斯抽采钻孔；
[0007]S2：待瓦斯抽采钻孔施工完毕后，向瓦斯抽采钻孔内置入端部致裂组件，而后通过注水管路法兰、回水管路法兰逐级添加附加致裂组件，直至端部致裂组件到达设计的致裂位置，而后将孔口连接管、孔口回水管路分别与最末端的附件致裂组件上的注水管路法兰、回水管路法兰连接；
[0008]S3：将注水口与煤矿井下高压注水泵或泵组相连接，关闭第二阀门、第四阀门，打开第一阀门、第三阀门，将高压水经由第一四通、孔口连接管、注水管路注入多向油缸内；通过设置于孔口连接管上的压力表监测注水管路中的水压，待压力表的示数上升至预设阈值后，关闭停止注入高压水；而后打开第四阀门，使得注水管路中的高压水流出；
[0009]S4：待压力表的示数降低为0时，关闭第一阀门、第三阀门和第四阀门，打开第二阀门，将高压水经过第二四通、孔口回水管路进入多向油缸内并推动作用柱、致裂圆弧向多向油缸的形心方向移动；在此过程中，若压力表示数增加，则停止注入高压水，并关闭第二阀
门，打开第一阀门、第四阀门，直至压力表的示数降低为0后，关闭第一阀门、第四阀门，打开第二阀门，开启高压注水泵或泵组持续向第二四通、孔口回水管路注入高压水并进入多向油缸内并推动作用柱、致裂圆弧向多向油缸的形心方向移动，直至致裂圆弧复位至原位置，然后关闭高压水和第二阀门，打开第三阀门，使得孔内回水管路、孔口回水管路中的高压水流出后，退出全部致裂组件；而后将瓦斯抽采钻孔进行封堵作业，随即将其与煤矿井下瓦斯抽采管道连接，开始实施瓦斯抽采作业；
[0010]S5：重复S1～S4，直至距离工作面切眼40m时，停止施工瓦斯抽采钻孔；待工作面致裂后的瓦斯抽采钻孔均与煤矿井下瓦斯抽采管道连接，且抽采一定时期后，对工作面煤体进行残余瓦斯含量的测定，若其数值满足瓦斯抽采达标的要求，则可依据现场情况关闭瓦斯抽采钻孔；若其数值满足瓦斯抽采达标的要求，则可依据现场情况拆除瓦斯抽采钻孔与煤矿井下瓦斯抽采管道的连接，重复S2～S4。
[0011]进一步，步骤S1所述瓦斯抽采钻孔的终孔位置距离工作面回风顺槽30m。
[0012]进一步，致裂组件包括多向油缸，在所述多向油缸内，以多向油缸形心为中心均匀分布有多个作用柱，所述作用柱端部设有致裂圆弧，所述多向油缸内设有第一四通和第二四通，所述第一四通的四端分别连接注水口、出水口、第二四通，并通过孔口连接管和注水管路连接多向油缸的无杆端；所述第二四通的四端分别连接第一四通、出水口，并通过孔口回水管路和孔内回水管路连接多向油缸的两侧有杆端；所述孔口连接管和注水管路连接处设有第一阀门，第一四通与第二四通连接处设有第二阀门，第二四通与出水口连接处设有第三阀门，第一四通与出水口连接处设有第四阀门；所述注水管路上设有第一法兰，所述孔内回水管路上设有第二法兰。
[0013]进一步，所述端部致裂组件内的多向油缸仅一侧设有注水管路与孔内回水管路，所述附加致裂组件的多向油缸两侧均设有注水管路与孔内回水管路。
[0014]进一步，步骤S3具体包括以下步骤：
[0015]S31：将注水口与煤矿井下高压注水泵或泵组相连接，并关闭第二阀门、第四阀门，而后打开第一阀门、第三阀门使高压注水泵或泵组将高压水经由第一四通、孔口连接管注水管路进入多向油缸内；
[0016]S32：在此过程中，设置于孔口连接管上的压力表监测注水管路中的水压，待压力表的示数上升至一定的阈值后，关闭高压注水泵或泵组；所述阈值为该瓦斯抽采钻孔煤体的垂直地应力；
[0017]S33：关闭高压注水泵或泵组，并打开第四阀门，使得注水管路中的高压水流出，直至压力表示数为0，且无水流出。
[0018]进一步，所述该瓦斯抽采钻孔煤体的垂直地应力通过煤层的岩性柱状特征经过计算获取。
[0019]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出了液压驱动环向致裂煤体的煤层瓦斯强化抽采方法，解决了低透煤层瓦斯抽采效果差的难题；即：通过煤矿井下的高压注水泵或泵组将高压水注入至多向油缸内，进而推动作用柱与致裂圆弧向瓦斯抽采钻孔的径向方向移动，进而与瓦斯抽采钻孔内壁接触后，将多向油缸内的水压对瓦斯抽采钻孔周围煤体进行挤压，从而使得煤体产生不同程度的次生裂隙，达到煤层增透的目的，最终提高瓦斯在抽采钻孔周围煤体的流动性，增强瓦斯抽采效果。本专利技术的液压驱动环向致裂煤体的煤层瓦斯强
化抽采方法，与以往的瓦斯抽采方法相比具有以下优点：
[0020](1)本专利技术特有的液压驱动环向致裂煤体的煤层瓦斯强化抽采方法，在瓦斯抽采钻孔实施增透作业前无需进行高效封堵，这与传统的水力化增透、二氧化碳驱替增透作业中的高效封堵相比具有极为显著的经济效益；
[0021](2)本专利技术提供的液压驱动环向致裂煤体的煤层瓦斯强化抽采方法，可依据钻孔抽采瓦斯的情况实施多次的环形致裂，具有极为显著的技术效益。
[0022](3)本专利技术提供的液压驱动环向致裂煤体的煤层瓦斯强化抽采方法，操作简单，且其中核心的高压水压力阈值可依据瓦斯抽采钻孔煤体的垂直地应力数值，待压水压力阈值达到该垂直地应力数值后，煤体势必产生不同程度的次生裂隙，故易于现场作业人员掌握。
[0023]本专利技术的其他优点、目标和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液压驱动环向致裂煤体的煤层瓦斯强化抽采方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：应用钻进设备在工作面运输顺槽内沿煤层的倾向方向施工瓦斯抽采钻孔；S2：待瓦斯抽采钻孔施工完毕后，向瓦斯抽采钻孔内置入端部致裂组件，而后通过注水管路法兰、回水管路法兰逐级添加附加致裂组件，直至端部致裂组件到达设计的致裂位置，而后将孔口连接管、孔口回水管路分别与最末端的附件致裂组件上的注水管路法兰、回水管路法兰连接；S3：将注水口与煤矿井下高压注水泵或泵组相连接，关闭第二阀门、第四阀门，打开第一阀门、第三阀门，将高压水经由第一四通、孔口连接管、注水管路注入多向油缸内；通过设置于孔口连接管上的压力表监测注水管路中的水压，待压力表的示数上升至预设阈值后，关闭停止注入高压水；而后打开第四阀门，使得注水管路中的高压水流出；S4：待压力表的示数降低为0时，关闭第一阀门、第三阀门和第四阀门，打开第二阀门，将高压水经过第二四通、孔口回水管路进入多向油缸内并推动作用柱、致裂圆弧向多向油缸的形心方向移动；在此过程中，若压力表示数增加，则停止注入高压水，并关闭第二阀门，打开第一阀门、第四阀门，直至压力表的示数降低为0后，关闭第一阀门、第四阀门，打开第二阀门，开启高压注水泵或泵组持续向第二四通、孔口回水管路注入高压水并进入多向油缸内并推动作用柱、致裂圆弧向多向油缸的形心方向移动，直至致裂圆弧复位至原位置，然后关闭高压水和第二阀门，打开第三阀门，使得孔内回水管路、孔口回水管路中的高压水流出后，退出全部致裂组件；而后将瓦斯抽采钻孔进行封堵作业，随即将其与煤矿井下瓦斯抽采管道连接，开始实施瓦斯抽采作业；S5：重复S1～S4，直至距离工作面切眼40m时，停止施工瓦斯抽采钻孔；待工作面致裂后的瓦斯抽采钻孔均与煤矿井下瓦斯抽采管道连接，且抽采一定时期后，对工作面煤体进行残余瓦斯含量的测定，若其数值满足瓦斯抽采达标的要求，则可依据现场情况关闭瓦斯抽采钻孔；若其数值满足瓦斯抽采达标的要求，则可依据现场情况拆除瓦斯抽采钻孔与煤矿井下瓦斯抽采管道的连接，重复S2～S4。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：程波，黄瑞峰，刘永亮，杨亮，董春阳，韩承强，张仰强，张晓宇，申凯，戴林超，
申请(专利权)人：安标国家矿用产品安全标志中心有限公司华北科技学院，
类型：发明
国别省市：