[发明专利]顺层钻孔割缝卸压增透方法

说明书

本发明公开了一种顺层钻孔割缝卸压增透方法，包括以下步骤：(1)根据顺层瓦斯抽采钻孔设计要求，利用高压水力割缝装置施工顺层瓦斯抽采钻孔，形成钻孔；(2)不退钻，在高压水力割缝装置中通入高压水对煤体进行旋转环向切割形成圆盘状缝槽；(3)圆盘状缝槽形成后，退钻，且钻头、钻杆不进行旋转，对煤体进行径向切割形成径向缝槽；(4)重复步骤(2)及步骤(3)，在同一钻孔中形成多条圆盘状缝槽及径向缝槽；(5)重复步骤(1)至(4)，对其他顺层钻孔分别实施打钻、割缝作业。本发明降低了煤层水平及垂直方向应力，提高了钻孔瓦斯抽采浓度和流量，减少了工作面顺层钻孔数量，其方法简便、操作方便。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种顺层钻孔割缝卸压增透方法。

背景技术

深部开采煤与瓦斯突出、冲击地压是一种非常严重而又比较普遍的威胁煤矿安全生产的自然灾害。据不完全统计，目前大约有20多个国家和地区有瓦斯动力灾害发生，发生灾害的总次数在5万多次，死亡35000余人，其中冲击地压事故也逐年增多。随着开采深度的增加，煤层瓦斯压力、瓦斯含量、地应力加大，突出矿井的突出危险性越来越严重，成为威胁矿区安全生产主要问题之一；除此之外，采深的增加、矿山压力的增大还会带来冲击地压及深井地热等问题。

在深部矿井高强度开拓开采条件下，煤与瓦斯突出、冲击地压等动力灾害可能共存于同一矿井或煤层不同区域。为提高预抽瓦斯效果及降低高地应力，顺层钻孔采取了钻孔掏穴、深孔控制预裂爆破、深孔松动爆破、高压水射流扩孔、水力割缝、水力压裂及复合措施强化卸压增透。这些措施虽对提高低透气性高瓦斯煤层抽采率取得一定效果；但存在明显局限性，一些矿井采取增透措施后诱发突出、巷道垮塌等事故，效果欠佳；此外不能对煤层进行连续卸压增透，无法从根本上保证回采工作面的安全高效生产。

发明内容

有鉴于此，本发明的一种顺层钻孔割缝卸压增透方法，克服了已有技术中的不足，提供了一种环向和径向水力割缝相结合的连续割缝方法，实现采煤工作面煤层整体卸压和增透，减少了工作面顺层瓦斯抽采钻孔数量，降低了煤层垂直、水平方向的应力水平，保障了工作面安全高效回采。

本发明的顺层钻孔割缝卸压增透方法，包括以下步骤：

(1)根据顺层瓦斯抽采钻孔设计要求，利用高压水力割缝装置施工顺层瓦斯抽采钻孔，形成钻孔；

(2)不退钻，在高压水力割缝装置中通入高压水对煤体进行旋转环向切割形成圆盘状缝槽；

(3)圆盘状缝槽形成后，退钻，且钻头、钻杆不进行旋转，对煤体进行径向切割形成径向缝槽；

(4)重复步骤(2)及步骤(3)，在同一钻孔中形成多条圆盘状缝槽及径向缝槽，至距该钻孔的开孔点5-15m时终止，完成一组顺层钻孔割缝卸压增透工作；

(5)重复步骤(1)至(4)，对其他顺层钻孔分别实施打钻、割缝作业，实现回采工作面整个煤体顺层钻孔卸压增透工作。

进一步，在步骤(2)中，形成的所述圆盘状缝槽的半径为2-3m、高度为40-100mm。

进一步，在步骤(2)中，对煤体进行旋转环向切割时具体包括以下步骤：

(2a)高压水压力调至20-50MPa，割缝时间为5-10min，形成半径0.5-1m的圆盘状缝槽；

(2b)高压水压力调至50-80MPa，割缝时间为3-5min，形成半径1-2m的圆盘状缝槽；

(2c)高压水压力调至80-150MPa，割缝时间为1-3min，形成半径2-3m的圆盘状缝槽。

进一步，在步骤(2)中，高压水力割缝装置的钻杆、钻头保持旋转状态。

进一步，相邻所述圆盘状缝槽的间距为1-6m。