【技术实现步骤摘要】
本申请涉及煤气双资源共采，尤其涉及一种开采系统及方法。
技术介绍
1、
2、煤炭作为不可再生能源，且与煤层气同生共储。随着开采强度和需求量的不断增加，能否实现安全高效高回收率的煤炭资源和煤层气资源一体化开采问题也逐渐得到重视。在煤炭回收率方面，煤矿边角煤遗留严重，边角煤储存量十分可观，但目前边角煤开采技术难度大，开采技术不成熟，常规采用的壁式回采和掘进穿采技术适用范围局限，其工作面短且变化大，所使用的综采综放设备机械化难度大，工作面设备安装撤除、搬家移面频繁，这导致开采工艺复杂，吨煤开采成本大且经济上不合理深部开采难度大，成本高，不仅面临地质构造条件复杂、赋存情况不清楚等问题，还面临高地应力、高地温和高渗透压等难题；在煤层气抽采方面，常规煤炭资源开采前期的煤层气预抽采技术，在抽采空间与时间上均需要与煤炭采掘进度相配合协调。在降低瓦斯含量满足井下开采的条件的硬性要求下，同时需要尽可能减少抽采时间，匹配先抽后建、先抽后掘、先抽后采等工序要求,从而导致煤层气抽采与煤矿掘进的时空接替矛盾愈发。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请的目的在于提出一种开采系统及方法。
2、基于上述目的，本申请提供了一种开采系统，包括：
3、机械扩孔破煤模块、气举反循环提升模块、磨料射流水力破煤模块和煤气水分离模块；
4、所述机械扩孔破煤模块包括：钻杆旋转装置、钻杆和扩孔掏槽钻头；所述钻杆旋转装置、钻杆和所述扩孔掏槽钻头依次连接，以对采煤钻孔中的煤层进行旋切扩孔掏槽
5、所述气举反循环提升模块包括空压机和双壁钻杆，以利用所述空压机将煤气水混合物通过所述双壁钻杆的内管通道运输至所述煤气水分离模块；
6、所述磨料射流水力破煤模块包括：所述钻杆旋转装置、压裂车、所述钻杆和射流工具串；所述压裂车、所述钻杆旋转装置、所述钻杆和所述射流工具串依次连接，以对所述煤层进行开采。
7、在一种可能的实现方式中，所述机械扩孔破煤模块还包括：钻井液车和高压管路；
8、所述钻井液车设置在地面，通过所述高压管路与所述采煤钻孔相连；
9、所述钻杆旋转装置设置在所述采煤钻孔的井口。
10、在一种可能的实现方式中，所述气举反循环提升模块还包括：单壁钻杆、气液混合器和牙轮钻头；
11、所述空压机设置在地面，通过高压管路与所述双壁钻杆连接；
12、所述双壁钻杆的下端设置所述气液混合器，并与所述单壁钻杆连接；
13、所述单壁钻杆与所述牙轮钻头连接。
14、在一种可能的实现方式中，所述磨料射流水力破煤模块还包括：混合车、磨料罐车和清水罐；
15、所述磨料罐车和所述清水罐分别与所述混合车相连接；
16、所述混合车与所述压裂车相连接，以供给混合好的磨料；
17、所述压裂车通过高压软管与所述钻杆相连，以供给高压磨料。
18、在一种可能的实现方式中，所述煤气水分离模块包括：煤气水分离机和沉淀池；
19、所述煤气水分离机与所述双壁钻杆连接；
20、所述煤气水分离机与所述沉淀池相连接。
21、在一种可能的实现方式中，所述沉淀池内设置有水挡板；
22、所述沉淀池底部设置有抽水泵，以将沉淀池内的水泵至所述采煤钻孔。
23、基于同一专利技术构思，本申请实施例还提供了一种开采方法，其特征在于，应用于权利要求1至6任一所述的开采系统，所述方法包括：
24、利用机械扩孔破煤模块对预先建设的采煤钻孔中的煤层进行旋切扩孔掏槽作业；
25、利用气举反循环提升模块将旋切扩孔掏槽作业后形成的煤气水混合物运输至煤气水分离模块；
26、利用所述磨料射流水力破煤模块对所述煤层进行射流破煤作业；
27、利用气举反循环提升模块将射流破煤作业后形成的所述煤气水混合物运输至所述煤气水分离模块；
28、利用所述煤气水分离模块对所述煤气水混合物进行分离，得到煤炭、煤层气和水。
29、在一种可能的实现方式中，所述利用气举反循环提升模块将射流破煤作业后形成的所述煤气水混合物运输至所述煤气水分离模块，包括：
30、利用所述气举反循环提升模块中的空压机向双壁钻杆的内外管壁之间的环装间隙输送高压空气，通过所述气举反循环提升模块中的气液混合器向所述双壁钻杆的内管的所述煤气水混合物中输送气体，利用反循环将所述煤气水混合物依次通过所述气举反循环提升模块中的单壁钻杆和所述气举反循环提升模块中的双壁钻杆的内管通道运输至所述煤气水分离模块。
31、在一种可能的实现方式中，所述利用所述磨料射流水力破煤模块对所述煤层进行射流破煤作业，包括：
32、利用所述磨料射流水力破煤模块中的压裂车对所述磨料射流水力破煤模块中的混合车中的水砂进行增压；
33、将增压后的水砂经过高压软管输送至所述磨料射流水力破煤模块中的射流工具串；
34、利用所述射流工具串对所述煤层进行磨料射流旋切，回撤式破煤开采。
35、在一种可能的实现方式中，所述利用所述射流工具串对所述煤层进行开采，包括：
36、将所述射流工具串的旋切喷射方向形成的圆形截面与所述煤层的顶底板相垂直；
37、利用所述射流工具串对所述煤层进行开采。
38、在一种可能的实现方式中，
39、从上面所述可以看出，本申请提供的开采系统及方法，所述系统包括：机械扩孔破煤模块、气举反循环提升模块、磨料射流水力破煤模块和煤气水分离模块；所述机械扩孔破煤模块包括：钻杆旋转装置、钻杆和扩孔掏槽钻头；所述钻杆旋转装置、钻杆和所述扩孔掏槽钻头依次连接，以对采煤钻孔中的煤层进行旋切扩孔掏槽作业；所述气举反循环提升模块包括空压机和双壁钻杆，以利用所述空压机将煤气水混合物通过所述双壁钻杆的内管通道运输至所述煤气水分离模块；所述磨料射流水力破煤模块包括：所述钻杆旋转装置、压裂车、所述钻杆和射流工具串；所述压裂车、所述钻杆旋转装置、所述钻杆和所述射流工具串依次连接，以对所述煤层进行开采。本申请实施例所提出的开采系统首先能够在无人下井的前提下完成对煤层的开采，有效降低了开采时因煤与瓦斯突出、冲击地压或突水水害等问题带来的安全风险，且因为无人下井，仅需少数人地面操作钻机施工，改善作业环境，本申请还有效节约了人工成本。此外，本申请实施例中的地面配套设施本身具有可移动性，因此本申请实施例非常适合应用于开采分布不均匀或煤炭资源较少的边角煤。而且本申请实施例的破煤过程是首先通过机械开采小范围扩孔采煤，然后磨料射流二次大范围采煤，故本申请实施例也能够很好的应用于特厚煤层、中硬至硬煤层的开采，同时上述技术方案也可以良好的适应三软煤层、“三下”压煤、煤与瓦斯突出煤层。此外，因为本申请采取了水射流破煤，其一方面能够有效的避免明火，防止燃爆，瓦斯爆炸，另一方面井下水的冲洗作用相当于完成一次井下洗煤，一举多得。综上本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种开采系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械扩孔破煤模块还包括：钻井液车和高压管路；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气举反循环提升模块还包括：单壁钻杆、气液混合器和牙轮钻头；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述磨料射流水力破煤模块还包括：混合车、磨料罐车和清水罐；
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述煤气水分离模块包括：煤气水分离机和沉淀池；
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述沉淀池内设置有水挡板；
7.一种开采方法，其特征在于，应用于权利要求1至6任一所述的开采系统，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的开采方法，其特征在于，所述利用气举反循环提升模块将射流破煤作业后形成的所述煤气水混合物运输至所述煤气水分离模块，包括：
9.根据权利要求7所述的开采方法，其特征在于，所述利用所述磨料射流水力破煤模块对所述煤层进行射流破煤作业，包括：
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种开采系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械扩孔破煤模块还包括：钻井液车和高压管路；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气举反循环提升模块还包括：单壁钻杆、气液混合器和牙轮钻头；
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述磨料射流水力破煤模块还包括：混合车、磨料罐车和清水罐；
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述煤气水分离模块包括：煤气水分离机和沉淀池；
6.根据权利要求5所述的系统，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾一凡，杨东辉，武强，袁子龙，苗彦平，杨磊，党冰，李昊，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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