一种井下低透性近距煤层群水力冲孔增透装置及使用方法

摘要

本发明公开了一种井下低透性近距煤层群水力冲孔增透装置及使用方法，包括钻杆、冲孔钻头、定向钻机、高压胶管一、高压注水泵、高压胶管二、水箱和水管，所述高压胶管一和高压胶管二分别设于高压注水泵的出水口和进水口上，所述水箱设于高压胶管二上，所述水管设于水箱上，所述定向钻机设于高压胶管一上，所述钻杆设于定向钻机上，所述冲孔钻头设于钻杆的自由端，所述冲孔钻头上设有高压喷水孔。本发明涉及揭煤技术领域，具体是提供了一种井下低透性近距煤层群水力冲孔增透装置及使用方法，实现安全揭煤、缩短揭煤工期目的。

说明书

技术领域

本发明涉及揭煤技术领域，具体是指一种井下低透性近距煤层群水力冲孔增透装置及使用方法。

背景技术

突出矿井松软低透性近距离煤层群石门揭煤发生煤与瓦斯突出危险风险较大，打钻抽采效果差，揭煤周期长。为确保揭煤安全，缩短揭煤时间，目前我国煤矿主要采取水力冲孔、水力压裂、深孔预裂爆破增透措施。采用水力冲孔措施时，先施工一个穿过所有煤层的钻孔，冲孔孔径小，仅对单一煤层进行冲孔，钻孔仅孔口与外部空间相连，冲出煤渣仅一个通道冲出煤量较少；采用水力压裂措施时，要对煤层群所有煤层进行压裂，存在压裂目标煤层不确定压裂效果不均匀现象，未采用定向钻机施工，沿巷道掘进方向煤层增透效果差；采用深孔预裂爆破措施时，要增加炸药量、安全风险太大。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种井下低透性近距煤层群水力冲孔增透装置及使用方法，实现安全揭煤、缩短揭煤工期目的。

本发明采取的技术方案如下：本发明一种井下低透性近距煤层群水力冲孔增透装置，包括钻杆、冲孔钻头、定向钻机、高压胶管一、高压注水泵、高压胶管二、水箱和水管，所述高压胶管一和高压胶管二分别设于高压注水泵的出水口和进水口上，所述水箱设于高压胶管二上，所述水管设于水箱上，所述定向钻机设于高压胶管一上，所述钻杆设于定向钻机上，所述冲孔钻头设于钻杆的自由端，所述冲孔钻头上设有高压喷水孔。

进一步地，所述钻杆呈中空设置。

本发明还公开了一种井下低透性近距煤层群水力冲孔增透装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一，在煤层群顶板巷道中，启动定向钻机通过冲孔钻头沿巷道施工方向施工一个穿过煤层群且联通煤层群顶板巷道和煤层群底板巷道的大直径钻孔；

步骤二，冲孔钻头、钻杆、高压胶管一、高压注水泵、高压胶管二、水箱、水管相互连接形成高压冲水系统，利用定向钻机带动钻杆，钻杆带动冲孔钻头定位至煤层群最下部煤层，开启高压注水泵，高压水通过高压胶管一、钻杆，最后进入冲孔钻头，通过冲孔钻头中留有的高压喷水孔射入煤层进行水力冲孔，煤层在高压水的作用下破碎，随着水流往下进入煤层群底板巷道，尽量多冲出煤炭，每米冲出煤炭量不少于3t，水力冲孔期间，煤层群底板巷道风量要加大至不小于1000m

步骤三，完成对下部煤层冲孔增透后，从下至上依次对煤层群其他煤层进行冲孔增透。

进一步地，所述大直径钻孔的孔径大于153mm。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案采用水力冲孔对近距离煤层群进行增透，能冲出大量煤炭，在煤体形成了一定的空间，煤体在应力中作用下向形成的空间位移，从而使煤体产生裂隙，增加了煤层的透气性；对近距离煤层群下部煤层进行冲孔时，相当于局部开采了保护层，对其临近的上部煤层有卸压作用，依次对煤层群进行冲孔作业，增透效果更加明显；采用定向钻机施工大直径钻孔联通两条已有巷道，冲孔排渣通道，冲出煤量较多，且不易堵孔、喷孔；冲出煤渣由下部巷道排出，施工地点环境好；增透效果好，瓦斯抽采量提高，有效缩短揭煤时间；沿巷道掘进方向施工钻孔进行增透，更加安全可靠；结构简单，工艺流程易操作，现场实用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一种井下低透性近距煤层群水力冲孔增透装置的整体结构示意图。

其中，1、钻杆，2、冲孔钻头，3、定向钻机，4、高压胶管一，5、高压注水泵，6、高压胶管二，7、水箱，8、水管，9、煤层群顶板巷道，10、煤层群底板巷道，11、大直径钻孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明一种井下低透性近距煤层群水力冲孔增透装置，包括钻杆1、冲孔钻头2、定向钻机3、高压胶管一4、高压注水泵5、高压胶管二6、水箱7和水管8，所述高压胶管一4和高压胶管二6分别设于高压注水泵5的出水口和进水口上，所述水箱7设于高压胶管二6上，所述水管8设于水箱7上，所述定向钻机3设于高压胶管一4上，所述钻杆1设于定向钻机3上，所述冲孔钻头2设于钻杆1的自由端，所述冲孔钻头2上设有高压喷水孔。

所述钻杆1呈中空设置。

本发明还公开了一种井下低透性近距煤层群水力冲孔增透装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一，在煤层群顶板巷道9中，启动定向钻机3通过冲孔钻头2沿巷道施工方向施工一个穿过煤层群且联通煤层群顶板巷道9和煤层群底板巷道10的大直径钻孔11；

步骤二，冲孔钻头2、钻杆1、高压胶管一4、高压注水泵5、高压胶管二6、水箱7、水管8相互连接形成高压冲水系统，利用定向钻机3带动钻杆1，钻杆1带动冲孔钻头2定位至煤层群最下部煤层，开启高压注水泵5，高压水通过高压胶管一4、钻杆1，最后进入冲孔钻头2，通过冲孔钻头2中留有的高压喷水孔射入煤层进行水力冲孔，煤层在高压水的作用下破碎，随着水流往下进入煤层群底板巷道10，尽量多冲出煤炭，每米冲出煤炭量不少于3t，水力冲孔期间，煤层群底板巷道10风量要加大至不小于1000m3/min；

步骤三，完成对下部煤层冲孔增透后，从下至上依次对煤层群其他煤层进行冲孔增透。

所述大直径钻孔11的孔径大于153mm。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。