CN109898994A - 一种煤层卸压方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤层卸压方法,采用钻机在煤层上进行钻孔,获取卸压串联通道,卸压串联通道的末端进行扩孔,获取第一卸压空间,沿着所述卸压串联通道的轴线,在距离所述第一卸压空间中心第一距离处进行扩孔,获取第二卸压空间,同时本发明还公开了用于执行煤层卸压方法的卸压装置;本发明一种煤层卸压方法,实现煤层精准定位,局部卸压增透作业过程中钻孔施工与高压水切割作业灵活切换,且不损失高压水射流压力;增大孔内煤体卸压空间,保护煤体支护质量,达到更理想卸压防护效果,方法简单、安全可靠、效果好且不损害煤体质量;用于执行煤层卸压方法的卸压装置,简单易生产。
Description
技术领域
本发明属于煤矿开采设备技术领域,具体涉及一种煤层卸压方法及其装置。
背景技术
目前大多数内蒙古煤矿条件复杂,煤矿煤层单轴抗压强度平均大于31MPa,而且随着开采范围的扩大和开采深度的增加,地压大、煤层应力高、单轴抗压强度高、煤层具有冲击倾向性,严重影响到矿井煤炭资源的开发和工人的身体状况。针对煤矿埋藏深、地压大、煤层应力高、单轴抗压强度高、煤层具有冲击倾向性的问题,综合研究了煤矿地质构造和煤层高应力的成因及治理方法,结合对工作面应力和矿震规律的研究分析。现有技术中,常用煤层大直径卸压钻孔、顶板水力压裂、底板***卸压方案,来降低煤层应力集中的效果,但这些方法多数存在钻孔施工工程量大、有效影响范围小和抽采时间长等问题,煤层卸压效果不理想。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的旨在提供一种煤层卸压方法,对煤层精准多层水力定位旋切,方法简单、安全可靠、效果好。
本发明的另一目的是提供上述煤层卸压方法的装置。
本发明所采用的技术方案是,一种煤层卸压方法,包括:
步骤1:采用钻机在煤层上进行钻孔,获取卸压串联通道,所述卸压串联通道直径与所述钻机的钻头直径相匹配;
步骤2:在所述卸压串联通道的末端进行扩孔,获取第一卸压空间,所述第一卸压空间直径大于所述卸压串联通道的直径;
步骤3:沿着所述卸压串联通道的轴线,在距离所述第一卸压空间中心第一距离处进行扩孔,获取第二卸压空间,所述第二卸压空间的直径大于所述卸压串联通道的直径。
本发明的特征还在于,
第一距离为1米~5米。
第一卸压空间的直径为0.5米~5米,所述第二卸压空间的直径为0.5米~5米。
第一卸压空间和/或所述第二卸压空间沿所述卸压串联通道轴线上的长度100毫米~600毫米。
扩孔包括:通过水压旋切的方式进行扩孔。
本发明所采用的另一技术方案是,用于执行煤层卸压方法的卸压装置:
装置包括:包括钻机,钻机上安装有钻杆,钻杆一端连接有钻头和/或扩孔钻头,钻头用于获取卸压串联通道,扩孔钻头用于进行水压旋切获取第一和/或第二卸压空间,钻杆另一端连接高压水管,高压水管电接连高压水泵,高压水泵连接有供水管,高压水泵设置有高压泵开关,钻机设置有钻机开关。
高压水管上设置有卸压三通。
供水管上安装有球阀。
高压水管另一端连接除尘水管。
扩孔钻头为三翼射流扩孔钻头,钻机为矿用坑道钻机。
与现有技术相比,本发明一种煤层卸压方法,实现煤层精准定位,局部卸压增透作业过程中钻孔施工与高压水切割作业灵活切换,且不损失高压水射流压力;增大孔内煤体卸压空间,保护煤体支护质量,达到更理想卸压防护效果,方法简单、安全可靠、效果好且不损害煤体质量;用于执行煤层卸压方法的卸压装置,简单易生产。
附图说明
图1为本发明实施例1一种煤层卸压方法结构示意图。
附图标记如下:
1——钻机、2——卸压串联通道、2-1——扩孔钻头、2-2——钻杆、3——高压水管、3-1——扩孔、4——卸压三通、5——高压水泵、6——球阀、7——钻机开关、8——高压泵开关、9——除尘水管、10——供水管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
具体实施过程如下:
如图1所示,一种煤层卸压方法,包括:
步骤1:采用钻机在煤层上进行钻孔,获取卸压串联通道2,卸压串联通道2直径与所述钻机的钻头直径相匹配;
步骤2:在卸压串联通道2的末端进行扩孔,获取第一卸压空间,第一卸压空间直径大于所述卸压串联通道2的直径;
步骤3:沿着卸压串联通道2的轴线,在距离第一卸压空间中心第一距离处进行扩孔,获取第二卸压空间,第二卸压空间的直径大于卸压串联通道2的直径;第一距离为1米~5米;第一卸压空间的直径为0.5米~5米,第二卸压空间的直径为0.5米~5米;第一卸压空间和/或所述第二卸压空间沿卸压串联通道轴线上的长度100毫米~600毫米;扩孔包括:通过水压旋切的方式进行扩孔。
一种用于执行煤层卸压方法的卸压装置,装置包括:包括钻机1,钻机1上安装有钻杆2-2,钻杆2-2一端连接有钻头和/或扩孔钻头2-1,钻头用于获取卸压串联通道,扩孔钻头2-1用于进行水压旋切获取第一和/或第二卸压空间,钻杆2-2另一端连接高压水管3,高压水管3电接连高压水泵5,高压水泵5连接有供水管10,高压水泵10设置有高压泵开关8,钻机1设置有钻机开关7;
高压水管3上设置有卸压三通4;供水管10上安装有球阀6;高压水管3另一端连接除尘水管9;扩孔钻头2-2为三翼射流扩孔钻头,钻机1为矿用坑道钻机。
煤层卸压方法具体为:
步骤1、首先用普通钻在煤层中打孔形成卸压串联通道2,钻机1上安装钻杆2-2,钻杆2-2连接扩孔钻头2-1后下入卸压串联通道2底然后开启钻机开关7;
步骤2、连接高压水管3,打开高压水泵开关5和卸压三通4,打开球阀6;
步骤3、待钻孔孔口2返水后,缓慢关闭卸压三通4球阀6,开启钻机1,进行射流扩孔,高压水从扩孔钻头2-1喷出,进行扩孔,得到直径为0.5米~2米的第一卸压空间;
步骤4、退出钻杆2-2,卸下高压水管3,卸下钻杆2-2完成一个扩孔;
步骤5、重新连接高压水管3,重复以上2~4步骤,直至所需数量卸压空间。
步骤1中:钻机1为矿用坑道钻机。
实施例1
正常钻孔深度20m,直径150mm之后,开始进行扩孔,具体过程为,扩孔钻头2-1连接钻杆2-2逐根下入卸压串联通道2底后,钻机卡盘卡紧钻具,连接高压水管3和供水管路;打开高压水泵5和卸压三通4,打开供水管10上的球阀6,开启高压注水泵5;待卸压串联通道2孔口返水后,缓慢关闭卸压三通4球阀6至泵压上升到10MPa停;开启为矿用坑道钻机1,低速旋转进行射流扩孔,高压水从扩孔钻头2-1喷出,观察孔口回水排粉情况。运转15分钟后若只回水不排粉停钻,高压水泵5调至15MPa后再进行射流扩孔。以此类推,直至孔口回水且排粉后停止高压水泵5泵压调整,低速旋转进行射流扩孔;最后,直至在不超过注水泵额定工作压力30MPa内,达到射流扩孔最佳效果;然后,钻机1保持低速旋转,缓慢操纵手把匀速起钻,达到扩孔长度30mm且不回粉后停止旋钻,打开注水泵卸压三通卸压4至高压水泵50MPa后停泵。退出一根钻杆2-2长度停钻,卸下高压水管3,卸下一根钻杆2-2;重新连接高压水管3,重复扩孔步骤,直至整个钻孔完成;得到扩孔直径不低于500mm,扩孔长度为每米孔长不低于300mm的扩孔。
其中,钻具配以Φ50㎜钻杆2-3及钻杆接头,Φ75㎜三翼射流扩孔钻头2-1,喷嘴采用Φ1.8mm及Φ2.0mm两种规格,Φ50㎜高压水便
高压供水管路使用规格4-25高压钢管,耐压不低于30MPa,阀门管件使用液压支架专用的Φ25球阀6、卸压三通4。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。
与现有技术相比,本发明一种煤层卸压方法,实现煤层精准定位,局部卸压增透作业过程中钻孔施工与高压水切割作业灵活切换,且不损失高压水射流压力;增大孔内煤体卸压空间,保护煤体支护质量,达到更理想卸压防护效果,方法简单、安全可靠、效果好且不损害煤体质量;用于执行煤层卸压方法的卸压装置,简单易生产。
Claims (10)
1.一种煤层卸压方法,其特征在于,包括:
步骤1:采用钻机在煤层上进行钻孔,获取卸压串联通道(2),所述卸压串联通道(2)的直径与所述钻机的钻头直径相匹配;
步骤2:在所述卸压串联通道(2)的末端进行扩孔,获取第一卸压空间,所述第一卸压空间直径大于所述卸压串联通道(2)的直径;
步骤3:沿着所述卸压串联通道(2)的轴线,在距离所述第一卸压空间中心第一距离处进行扩孔,获取第二卸压空间,所述第二卸压空间的直径大于所述卸压串联通道(2)的直径。
2.根据权利要求1所述的煤层卸压方法,其特征在于,所述第一距离为1米~5米。
3.根据权利要求1所述的煤层卸压方法,其特征在于,所述第一卸压空间的直径为0.5米~2米,所述第二卸压空间的直径为0.5米~5米。
4.根据权利要求1所述的煤层卸压方法,其特征在于,所述第一卸压空间和/或所述第二卸压空间沿所述卸压串联通道轴线上的长度100毫米~600毫米。
5.根据权利要求1所述的煤层卸压方法,其特征在于,所述扩孔包括:通过水压旋切的方式进行扩孔。
6.一种用于执行权利1-5中任意一种煤层卸压方法的卸压装置,其特征在于,所述装置包括:包括钻机(1),所述钻机(1)上安装有钻杆(2-2),所述钻杆(2-2)一端连接有钻头和/或扩孔钻头(2-1),所述钻头用于获取卸压串联通道,所述扩孔钻头(2-1)用于进行水压旋切获取第一和/或第二卸压空间,钻杆(2-2)另一端连接高压水管(3),所述高压水管(3)电接连高压水泵(5),高压水泵(5)连接有供水管(10),高压水泵(10)设置有高压泵开关(8),钻机(1)设置有钻机开关(7)。
7.根据权利要求6所述的卸压装置,其特征在于,所述高压水管(3)上设置有卸压三通(4)。
8.根据权利要求6所述的卸压装置,其特征在于,所述供水管(10)上安装有球阀(6)。
9.根据权利要求6-8任意一项所述的卸压装置,其特征在于,所述高压水管(3)另一端连接除尘水管(9)。
10.根据权利要求9所述的卸压装置,其特征在于,所述扩孔钻头(2-2)为三翼射流扩孔钻头,所述钻机(1)为矿用坑道钻机。
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