煤层高压水力顺层钻割卸压方法技术

本发明专利技术公开了一种煤体高压水力顺层钻割卸压方法，包括：在掘进工作面运输顺槽的高应力集中区域两帮煤体和迎头煤体的表面分别布设多个钻孔孔位；采用液压钻机对钻孔孔位打钻，钻进方向与水平面呈预定倾角，当钻孔达到设计深度后退钻；在液压钻机的钻杆端部连接射流器，将射流器与钻杆一并送入已打好的钻孔内；开启液压钻机，带动钻杆和射流器旋转并进行割缝作业，最后在煤体内形成卸压空腔；重复上述步骤，对其它钻孔孔位分别实施打钻、割缝作业，最终实现对整个煤体的卸压。本发明专利技术的煤层高压水利顺层钻割卸压方法，其有效转移和降低了煤体局部应力，实现高应力集中区域整体卸压效果，减少了来压次数，降低了来压强度及破坏程度，保证了安全生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矿业强矿压灾害防治
，具体涉及一种。
技术介绍
近年来，随着我国矿业生产能力的提高，开采强度逐渐增加，开采深度也随之加深，这样更多的强矿压显现区就越专利技术显。强矿压显现区的煤体应力一般很大，开采环节处理不当很容易产生矿压灾害。砚北煤矿的生产采区受构造应力、顶板应力及保护煤柱等诸多因素影响，采掘过程中容易频繁出现煤炮现象，有强矿压显现发生，易造成人员受伤、巷道变形、设备损坏等，严重影响着矿井的安全生产。针对上述情况，目前虽然采取了一些矿压防治措施，但各有其特定适应条件，得到效果欠佳，不能有效减少来压次数和降低来压强度及破坏程度，尚不能从根本上保证煤矿的安全生产。
技术实现思路
为克服现有卸压技术中存在的不足，本专利技术提供了一种，其能有效转移和降低煤体局部应力，实现高应力集中区域整体卸压效果，减少了来压次数，降低了来压强度及破坏程度，保证了生产安全。为实现本专利技术的上述目的，本专利技术的煤层高压水利顺层钻割卸压方法包括以下步骤:1)在掘进工作面运输顺槽的高应力集中区域两帮煤体和迎头的表面分别布设多个钻孔孔位，相邻钻孔孔位之间保持预定间距；2 )采用液压钻机对钻孔孔位打钻，钻进方向与水平面呈预定倾角，当钻孔达到设计深度后退钻；3)在液压钻机的钻杆端部连接射流器，将射流器与钻杆一并送入已打好的钻孔内，射流器的送入深度与孔口保持预定距离；4)开启液压钻机，带动钻杆和射流器旋转并进行割缝作业，最后在煤体内形成卸压空腔，实现对局部煤体的卸压；5)重复上述步骤2) 步骤4)，对其它钻孔孔位分别实施打钻、割缝作业，最终实现对整个煤体的卸压。优选地，步骤4)中所述水力割缝作业包括:在距离孔口 15 30m范围内采用整段煤体割缝切割，以及在距离孔口 4 15m范围内采用分段煤体割缝切割。进一步，所述整段煤体割缝切割为射流器沿钻孔轴向移动并对整段煤体进行不间断径向切割，最终形成具有一定直径的孔洞式卸压空腔。进一步，所述分段煤体割缝切割为射流器沿钻孔轴向移动，先对一小段煤体不间断径向切割，形成第一个圆盘式卸压空腔，之后移动割缝钻杆至另一小段并不间断切割，形成第二个圆盘式卸压空腔，重复上述步骤做多个小段的不间断切割，最终形成若干小段的圆盘式卸压空腔。优选地，每相邻两个所述圆盘式卸压空腔的间距为2 4m，每个所述圆盘式卸压空腔的出煤量为0.15 0.3t ;所述孔洞式卸压空腔的半径为0.3 0.4m，每米出煤量为0.4 0.7t。特别是，每相邻两个所述圆盘式卸压空腔的间距为2.5m。优选地，所述整段煤体割缝切割和所述分段煤体割缝切割均包含在施工掘进方向上每米不少于15min定点静态割缝与不少于IOmin前后反复动态割缝相结合的割缝步骤，15min定点静态割缝每米分为3段，每段割缝时间不少于5min。优选地,步骤I)中所述预定间距为3.2 5m ;步骤2)中所述设计深度为O 30m ；步骤2)中所述预定倾角包括在两帮煤体的第一预定倾角和在迎头煤体的第二预定倾角，其中所述第一预定倾角为5° 7°，所述第二预定倾角为2° 3° ;步骤3)中所述预定距离包括在两帮煤体的第一预定距离和在迎头煤体的第二预定距离，其中所述第一预定距离为3 5m,所述第二预定距离为4 6m。特别是，所述第一预定距离为4m，所述第二预定距离为5m。优选地，步骤2)中所述液压钻机为乳化泵液压钻机；步骤4)中所述割缝作业的压力不低于28MP。与现有技术相比，本专利技术的煤层高压水利顺层钻割卸压方法具有以下优点:I)本专利技术的工艺步骤清晰明了，操作方便、实用；2)本专利技术通过合理布设钻孔孔位间距和钻孔深度，并对煤体两帮和迎头成一定仰角实施钻孔，同时选取最佳钻孔深度实施割缝作业，达到更加明显的卸压效果，使得实际作业更加安全可靠；3)本专利技术通过对不同的孔深位段采用不同钻割方式，并合理分配钻割时间，确定了最佳卸压方案，提高了钻割速率，降低了钻割作业中可能存在的风险因素；4)本专利技术能有效转移和降低煤体局部应力，实现高应力集中区域整体卸压效果，减少了来压次数，降低了来压强度及破坏程度，保证了安全生产。下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明图1是本专利技术煤体高压水力顺层钻割卸压方法的防冲模拟示意图2a是在掘进工作面运输顺槽高应力集中区域两帮煤体的钻孔布置和钻割示意图2b是图2a的左视图3是在掘进工作面运输顺槽高应力集中区域迎头煤体的钻孔布置和钻割示意图4是采用整段煤体切割方式进行割缝作业的结构示意图5是采用分段煤体切割方式进行割缝作业的结构示意图。附图标记说明:1_水管；2-水箱；3_连接管；4_压力表；5_注水泵；6-水表；7_泄压阀；8_高压管线；9_防喷装置；10_岩体；11_煤体；12_钻孔；13-两帮煤体；14_迎头煤体；15_圆盘式卸压空腔；16_孔洞式卸压空腔；α -预定倾角。具体实施方式如图1 图3所示，本专利技术煤体高压水力顺层钻割卸压方法的步骤包括:1)在掘进工作面运输顺槽的高应力集中区域两帮煤体13和迎头煤体14的表面分别布设多个钻孔孔位，相邻钻孔孔位之间保持预定间距；2 )采用液压钻机对钻孔孔位打钻，钻进方向与水平面呈预定倾角，当钻孔12达到设计深度后退钻；3)在液压钻机的钻杆端部连接射流器，将射流器与钻杆一并送入已打好的钻孔12内，射流器的送入深度与孔口保持预定距离；4)开启液压钻机，带动钻杆和射流器旋转并进行割缝作业，最后在煤体11内形成卸压空腔，实现对局部煤体的卸压；5)重复上述步骤，对其它钻孔孔位分别实施打钻、割缝作业，最终实现对整个煤体的卸压。具体地，步骤4)中水力割缝作业包括:在距离孔口 15 30m范围内采用整段煤体割缝切割，在距离孔口 4 15m范围内采用分段煤体割缝切割。实施例一如图1所示，本实施例的装备及工艺分别如下:I)装备害I]缝泵:型号BRW400/31.5型煤矿用乳化液泵，额定压力31.5Mpa、额定流量400L/min ；水箱:铁质，容积3m3 ；压力表:型号YHY60 (B)矿用本安型数字压力计。2)管路高压管路:选用内径分别为Φ 32mm和Φ 19mm，耐压强度不低于35MPa的高压胶管。3)钻具钻机:ZYJ_680型地爬式液压钻机，钻杆Φ50.ι，钻头Φ94πιπι，用于钻孔12的施工，割缝喷头选择上三孔孔径标准为2.0 mm,2.5 mm,3.0 mm。4)工艺流程水管I —水箱2 —连接管3 —注水泵5 (用压力表4测量)一高压管线8 (用水表6测量，具有泄压阀7)—钻机及钻割装置一防喷装置9 —钻孔12 —煤体11。如图4所示，在距离孔口 15 30m范围内，射流器沿钻孔12轴向移动并对此范围内的整段煤体进行不间断径向切割，最终形成具有一定直径的孔洞式卸压空腔16，孔洞式卸压空腔的半径优选为0.3 0.4m,每米出煤量为0.4 0.7t，总出煤量控制在6 10.5t。实施例二本实施例的装备及工艺同实施例一。如图5所示，在距离孔口 8 15m范围内，射流器沿钻孔12轴向移动，先对一小段煤体不间断径向切割，形成第一个圆盘式卸压空腔15，之后移动割缝钻杆至另一小段并不间断切割，形成第二个圆盘式卸压空腔15，重复上述步骤做多个小段的不间断切割，最终形成若干小段的圆盘式卸压空腔15。每相邻两个圆盘式卸压空腔15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤体高压水力顺层钻割卸压方法，其特征在于，包括以下步骤：1）在掘进工作面运输顺槽的高应力集中区域两帮煤体和迎头煤体的表面分别布设多个钻孔孔位，相邻钻孔孔位之间保持预定间距；2）采用液压钻机对钻孔孔位打钻，钻进方向与水平面呈预定倾角，当钻孔达到设计深度后退钻；3）在液压钻机的钻杆端部连接射流器，将射流器与钻杆一并送入已打好的钻孔内，射流器的送入深度与孔口保持预定距离；4）开启液压钻机，带动钻杆和射流器旋转并进行割缝作业，最后在煤体内形成卸压空腔，实现对局部煤体的卸压；5）重复上述步骤2）～步骤4），对其它钻孔孔位分别实施打钻、割缝作业，最终实现对整个煤体的卸压。

【技术特征摘要】
1.一种煤体高压水力顺层钻割卸压方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)在掘进工作面运输顺槽的高应力集中区域两帮煤体和迎头煤体的表面分别布设多个钻孔孔位，相邻钻孔孔位之间保持预定间距； 2)采用液压钻机对钻孔孔位打钻，钻进方向与水平面呈预定倾角，当钻孔达到设计深度后退钻； 3)在液压钻机的钻杆端部连接射流器，将射流器与钻杆一并送入已打好的钻孔内，射流器的送入深度与孔口保持预定距离； 4)开启液压钻机，带动钻杆和射流器旋转并进行割缝作业，最后在煤体内形成卸压空腔，实现对局部煤体的卸压； 5)重复上述步骤2) 步骤4)，对其它钻孔孔位分别实施打钻、割缝作业，最终实现对整个煤体的卸压。2.根据权利要求1所述的煤体高压水力顺层钻割卸压方法，其特征在于，步骤4)中所述水力割缝作业包括: 在距离孔口 15 30m范围内采用整段煤体割缝切割，以及 在距离孔口 4 15m范围内采用分段煤体割缝切割。3.根据权利要求2所述的煤体高压水力顺层钻割卸压方法，其特征在于，所述整段煤体割缝切割为射流器沿钻孔轴向移动并对整段煤体进行不间断径向切割，最终形成具有一定直径的孔洞式卸压空腔。4.根据权利要求3所述的煤体高压水力顺层钻割卸压方法，其特征在于，所述分段煤体割缝切割为射流器沿钻孔轴向移动，先对一小段煤体不间断径向切割，形成第一个圆盘式卸压空腔，之后移动割缝钻杆至另一小段并不间断切割，形成第二个圆盘式卸压空腔，重复上述步骤做多个小段的不间断切割，最终形成若干小段的圆盘式卸压空腔。5.根据权利要求4所述的煤体高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢俊文，卢熹，上官科峰，窦林名，杨世杰，高含辉，丁小敏，何如成，于贵良，王爱军，缪喜，杨君，赵克孝，
申请(专利权)人：华亭煤业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：