專利名稱：一種高壓氣體噴射掏穴卸壓防突方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高壓氣體噴射掏穴卸壓防突方法，尤其適用于消除高瓦斯低透氣 性區(qū)域煤層突出危險性的瓦斯防突方法。
背景技術：
煤層中含有大量的煤層氣，又稱為瓦斯，它不僅是寶貴的資源，也是煤礦地下開采 中煤與瓦斯突出潛能的重要組成部分。我國是煤炭資源大國，隨著煤炭工業(yè)的高速發(fā)展和 規(guī)模驟增，瓦斯涌出量增大，因瓦斯突出、爆炸引起的煤礦事故迅速上升。然而，煤層氣又是 一種優(yōu)質、潔凈的燃料，如果得到合理的開發(fā)、回收和利用，不僅可以減少煤礦事故的發(fā)生， 保障煤礦的正常生產(chǎn)，還可以解決我國能源緊缺的問題。我國已成功地實現(xiàn)開采層抽采煤 層氣、鄰近層抽采煤層氣、采空區(qū)抽采煤層氣、圍巖抽采煤層氣等技術，并在全國大、中、小 型煤礦區(qū)域防突中得到了廣泛的應用，在煤層氣抽采、防治瓦斯爆炸和減少煤與瓦斯突出 方面取得了一些成效。但高瓦斯低透氣性煤層的煤層氣開采和區(qū)域性消突，仍是當前國內外公認的技術 難題，常規(guī)抽采難度大、效果差，需要采取卸壓增透的技術措施。目前采用的針對高瓦斯低 透氣性煤層的增透措施主要有深孔預裂爆破、水力割縫、水利沖孔等，這些方法均為局部增 透措施，直接在突出煤層中實施，存在一定的安全隱患，并且均存在鉆孔有效影響范圍小， 增透效果有限，工作面鉆孔施工工作量大和抽采效率低的問題，不能滿足大規(guī)模煤層氣開 采的需求，應采取其它更為安全有效的卸壓增透方法，擴大鉆孔有效影響范圍，增強煤體透 氣性，使煤層內部整體卸壓，改善煤層氣的滲透率，從而提高煤層氣開采工作的安全性和抽 采效率。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種方法簡單、卸壓范圍大，能有效消除高瓦斯、低透氣性煤 層突出危險性的高壓氣體噴射掏穴卸壓防突方法。本發(fā)明的目的可通過下述技術措施(步驟)來實現(xiàn)(1)首先在采煤或掘進工作面前方防突區(qū)域煤層的底板巖巷內，選擇硬度相對高 或密度相對大的方位作為鉆孔孔位；(2)然后，采用與煤層硬度相匹配的鉆孔設備對鉆孔孔位進行小孔徑普通鉆孔作 業(yè)；(3)鉆孔進入煤層設計深度后，退鉆，將噴射嘴及連接的高壓鉆桿送入鉆孔內，高 壓鉆桿的尾部連接的高壓儲氣裝置通過高壓管與高壓氣體壓縮設備相連；(4)啟動高壓氣體壓縮設備，利用高壓氣體沖擊波為動力源，通過可噴出高壓氣 流、又能自行旋轉的噴射嘴對煤層內鉆孔的孔壁進行近圓柱體旋轉沖擊切割掏穴，使鉆孔 周圍的煤體逐漸破碎脫離孔壁，形成卸壓空間，并收集掏穴作業(yè)所帶出的煤屑，煤體通過地 壓和瓦斯壓力作用而均壓增透；掏穴一定深度后，通過改變高壓鉆桿的數(shù)量，以調整噴射嘴的位置繼續(xù)掏穴，直到掏穴的寬度與深度達到設計要求；(5)按照常規(guī)方法對掏穴后的煤層實施瓦斯抽放。應當說明的是，煤層鉆孔內切割煤體時會在鉆孔內形成背壓，設計噴射方式采用 脈沖式，使噴射出的高壓氣體在間歇時間內排出孔外，降低孔內噴射氣體壓力，提高切割掏 穴效率。所述鉆孔孔位的間距應根據(jù)煤層透氣性及瓦斯含量的大小來決定，所述鉆孔的數(shù) 量應根據(jù)煤層實際條件瓦斯儲量要求的抽放率和鉆孔有效抽放時間來決定，以最大限度的 提高鉆孔覆蓋范圍和抽放區(qū)域為佳。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明提供的一種高壓氣體噴射掏穴卸壓防突方法，通過從低板巖巷內設置的鉆 場向防突區(qū)域的煤層施工鉆孔，利用可噴出高壓氣流、又能自行旋轉的噴射嘴對鉆孔進行 近圓柱體旋轉切割，從而使小直徑鉆孔在煤層段形成更大腔體，形成卸壓空間，增加了鉆孔 周圍煤體的暴露面積，增大了鉆孔的卸壓范圍和影響半徑，從而大大提高鉆孔的抽放效率。 同時，由于高壓氣體沖擊的影響，抽放鉆孔附近煤層有增加透氣性、增強煤體硬度及解除應 力卸壓的效果；本發(fā)明掏穴作業(yè)排出大量煤屑改善了煤體的應力狀況，提高了煤體強度，有 利于降低煤層的突出危險性。
圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖；圖中標記為1 煤層；2 底板巖巷；3 鉆孔；4 噴射嘴；5 高壓鉆桿；6 高壓儲氣 裝置；7 高壓氣體壓縮設備。
具體實施例方式本發(fā)明以下將結合一個實施例(附圖)作進一步描述如圖1所示，本發(fā)明的一種高壓氣體噴射掏穴卸壓防突方法，具體實施步驟如下(1)首先在采煤或掘進工作面前方防突區(qū)域煤層1的底板巖巷2內，選擇硬度相對 高或密度相對大的方位作為鉆孔孔位；(2)然后，采用與煤層硬度相匹配的鉆孔設備對鉆孔孔位進行小孔徑普通鉆孔作 業(yè)；(3)鉆孔3進入煤層1設計深度后，退鉆，將噴射嘴4及連接的高壓鉆桿5送入鉆 孔3內，高壓鉆桿5的尾部連接的高壓儲氣裝置6通過高壓管與高壓氣體壓縮設備7相連；(4)啟動高壓氣體壓縮設備7，利用高壓氣體沖擊波為動力源，通過可噴出高壓氣 流、又能自行旋轉的噴射嘴4對煤層1內鉆孔3的孔壁進行近圓柱體旋轉沖擊切割掏穴，使 鉆孔3周圍的煤體逐漸破碎脫離孔壁，形成卸壓空間，并收集掏穴作業(yè)所帶出的煤屑，煤體 通過地壓和瓦斯壓力作用而均壓增透；掏穴一定深度后，通過改變高壓鉆桿5的數(shù)量，以調 整噴射嘴4的位置繼續(xù)掏穴，直到掏穴的寬度與深度達到設計要求；(5)按照常規(guī)方法對掏穴后的煤層1實施瓦斯抽放。應當說明的是，煤層鉆孔內切割煤體時會在鉆孔內形成背壓，設計噴射方式采用 脈沖式，使噴射出的高壓氣體在間歇時間內排出孔外，降低孔內噴射氣體壓力，提高切割掏穴效率。所述鉆孔孔位的間距應根據(jù)煤層透氣性及瓦斯含量的大小來決定，所述鉆孔的數(shù) 量應根據(jù)煤層實際條件瓦斯儲量要求的抽放率和鉆孔有效抽放時間來決定，以最大限度的 提高鉆孔覆蓋范圍和抽放區(qū)域為佳。本發(fā)明提供的一種高壓氣體噴射掏穴卸壓防突方法，通過從低板巖巷內設置的鉆 場向防突區(qū)域的煤層施工鉆孔，利用可噴出高壓氣流、又能自行旋轉的噴射嘴對鉆孔進行 近圓柱體旋轉切割，從而使小直徑鉆孔在煤層段形成更大腔體，形成卸壓空間，增加了鉆孔 周圍煤體的暴露面積，增大了鉆孔的卸壓范圍和影響半徑，從而大大提高鉆孔的抽放效率。 同時，由于高壓氣體沖擊的影響，抽放鉆孔附近煤層有增加透氣性、增強煤體硬度及解除應 力卸壓的效果；本發(fā)明掏穴作業(yè)排出大量煤屑改善了煤體的應力狀況，提高了煤體強度，有 利于降低煤層的突出危險性。
權利要求
1.一種高壓氣體噴射掏穴卸壓防突方法，包括以下幾個步驟，其特征在于步驟1，首先在采煤或掘進工作面前方防突區(qū)域煤層(1)的底板巖巷O)內，選擇硬度 相對高或密度相對大的方位作為鉆孔孔位；步驟2，然后，采用與煤層硬度相匹配的鉆孔設備對鉆孔孔位進行小孔徑普通鉆孔作業(yè)；步驟3，鉆孔C3)進入煤層(1)設計深度后，退鉆，將噴射嘴(4)及連接的高壓鉆桿(5) 送入鉆孔(3)內，高壓鉆桿(5)的尾部連接的高壓儲氣裝置(6)通過高壓管與高壓氣體壓 縮設備(7)相連；步驟4，啟動高壓氣體壓縮設備(7)，利用高壓氣體沖擊波為動力源，通過可噴出高壓 氣流、又能自行旋轉的噴射嘴(4)對煤層(1)內鉆孔(3)的孔壁進行近圓柱體旋轉沖擊切 割掏穴，使鉆孔(3)周圍的煤體逐漸破碎脫離孔壁，形成卸壓空間，并收集掏穴作業(yè)所帶出 的煤屑；掏穴一定深度后，通過改變高壓鉆桿(5)的數(shù)量，以調整噴射嘴的位置繼續(xù)掏 穴，直到掏穴的寬度與深度達到設計要求；步驟5，按照常規(guī)方法對掏穴后的煤層(1)實施瓦斯抽放。
2.如權利要求1所述的一種高壓氣體噴射掏穴卸壓防突方法，其特征在于噴射嘴(4) 的噴射方式采用脈沖式，噴射出的高壓氣體在間歇時間內排出孔外。
3.如權利要求1所述的一種高壓氣體噴射掏穴卸壓防突方法，其特征在于所述鉆孔 孔位的間距應根據(jù)煤層透氣性及瓦斯含量的大小來決定，鉆孔(3)的數(shù)量應根據(jù)煤層實際 條件瓦斯儲量要求的抽放率和鉆孔有效抽放時間來決定，以最大限度的提高鉆孔覆蓋范圍 和抽放區(qū)域為佳。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種高壓氣體噴射掏穴卸壓防突方法，首先在采煤或掘進工作面前方煤層(1)的底板巖巷(2)內進行普通鉆孔作業(yè)；鉆孔(3)進入煤層設計深度后，退鉆，將噴射嘴(4)及連接的高壓鉆桿(5)送入鉆孔內，高壓鉆桿(5)的尾部連接的高壓儲氣裝置(6)通過高壓管與高壓氣體壓縮設備(7)相連；啟動高壓氣體壓縮設備(7)，利用高壓氣體沖擊波為動力源，通過可噴出高壓氣流、又能自行旋轉的噴射嘴(4)對煤層(1)內鉆孔(3)的孔壁進行近圓柱體旋轉沖擊切割掏穴，使鉆孔(3)周圍的煤體逐漸破碎脫離孔壁，形成卸壓空間，煤體通過地壓和瓦斯壓力作用而均壓增透，本發(fā)明大大提高煤層瓦斯的抽放效率，降低了煤層的突出危險性。
文檔編號E21B7/04GK102080525SQ20101059583
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權日2010年12月20日
發(fā)明者余華杰, 馮立杰, 劉鵬, 周宗恒, 李朝輝, 王金鳳, 翟雪琪, 胡利娜, 趙朕, 鄧珺, 鐘華珂 申請人:鄭州大學