[发明专利]基于可变径射流空化煤矿瓦斯抽采的增产装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于可变径射流空化煤矿瓦斯抽采的增产装置及控制方法，增产装置包括从前到后依次安装在煤矿瓦斯抽采钻杆腔体的喷嘴、可变径射流单元、射流空化单元，所述射流空化单元通过可变径射流单元与喷嘴相连通，所述喷嘴在可变径射流单元的控制下延伸出煤矿瓦斯抽采钻杆腔体的前端部，并实现喷嘴的喷射方向向煤矿瓦斯抽采钻杆的侧面转动。本发明的基于可变径射流空化煤矿瓦斯抽采的增产装置及方法，施工工程量小、施工程序简单，煤矿瓦斯抽采的有效影响范围大，抽采效率高，填补了煤矿瓦斯抽采可变径射流空化技术领域的空白，提高煤矿瓦斯抽采工作效率，方法新颖，结构巧妙，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种基于可变径射流空化煤矿瓦斯抽采的增产装置及控制方法。

背景技术

目前，煤炭依旧我国的主要能源，保证煤矿安全生产是国民经济可持续发展重要保障。由于国内95%的煤矿开采是井下作业，煤层赋存条件复杂，大部分矿井进入了深部开采时期。煤层埋深的增加使煤层中的地应力增大、瓦斯含量与瓦斯压力也在不断增大以及煤层及围岩的透气性减小，从而增加了煤层的煤与瓦斯突出的隐患。

据统计，全国95%以上的高瓦斯和突出矿井开采的煤层属于低透气性煤层，导致瓦斯抽采影响范围小、衰减速度快、抽采难度大，而且，大多数矿井区域内不具备保护层开采条件，常规瓦斯抽采技术无法有效解决增大煤储层渗透性的难题，直接造成矿井瓦斯抽采率低下，“钻、抽、采、掘”比例失衡，存在安全隐患。

因此，需要采取一定的卸压增透措施，增加煤层透气性，提高瓦斯抽放效果，能够有效地减少采掘工作 面突出事故的发生。针对上述问题，国内外煤炭科研人员进行了广泛的试验与研究，当前，主要采取煤层内卸压增透方法，该煤层内卸压增透方法有超前排放钻孔、深浅孔控制爆破、煤层注水、水力压裂、水力挤出、水力割缝、水力冲孔等。但是，上述单一的方法多数存在钻孔施工工程量大、施工工序复杂和工程投入高、有效影响范围小、抽采时间长等问题，因此，需要采取其他更为有效地卸压增透方法和相关对应的设备，以便扩大钻孔的有效影响范围，提高煤层瓦斯抽采效果，是当前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的煤层内卸压增透方法，存在钻孔施工工程量大、施工工序复杂和工程投入高、有效影响范围小、抽采时间长等问题。本发明的基于可变径射流空化煤矿瓦斯抽采的增产装置及方法，施工工程量小、施工程序简单，煤矿瓦斯抽采的有效影响范围大，抽采效率高，填补了煤矿瓦斯抽采可变径射流空化技术领域的空白，提高煤矿瓦斯抽采工作效率，方法新颖，结构巧妙，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于可变径射流空化煤矿瓦斯抽采的增产装置，包括从前到后依次安装在煤矿瓦斯抽采钻杆腔体的喷嘴、可变径射流单元、射流空化单元，所述射流空化单元通过可变径射流单元与喷嘴相连通，所述喷嘴在可变径射流单元的控制下延伸出煤矿瓦斯抽采钻杆腔体的前端部，并实现喷嘴的喷射方向向煤矿瓦斯抽采钻杆的侧面转动。

前述的基于可变径射流空化煤矿瓦斯抽采的增产装置，所述喷嘴在可变径射流单元的控制下延伸出煤矿瓦斯抽采钻杆腔体的前端部，并实现喷嘴的喷射方向向煤矿瓦斯抽采钻杆的侧面转动，转动角度为90°。

前述的基于可变径射流空化煤矿瓦斯抽采的增产装置，所述可变径射流单元包括变径机构和变径控制机构，所述变径机构用于改变喷嘴的喷射方向，增加射流空化的范围，所述变径控制机构用于推动变径机构前移，并控制变径机构的变径范围；

所述射流空化单元，用于空化注入的液体，并通过可变径射流单元与喷嘴相连通，实现对煤层的射流。

前述的基于可变径射流空化煤矿瓦斯抽采的增产装置，还包括控制器，所述控制器分别与可变径射流单元、射流空化单元相连接，用于根据煤矿瓦斯抽采进度分别控制可变径射流单元、射流空化单元。