高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法与装备.pdf

本发明公开了一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法与装备，一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽装备，包括电控制系统电连接高压空压机，由连接在高压空压机上带高压控制阀门的高压管路连接带高压触发器、高压气体冲击喷嘴的高压储能器，其特点在于电控制系统放置在我国标准的本质安全型外壳内，高压空压机底部装设高压空压机行走轴轮。一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法，包括在煤层中打一冲击破裂钻孔，特点在于在冲击破裂钻孔周围打若干控制钻孔后，从冲击破裂钻孔进行煤体冲击破裂。本发明的有益效果是在冲击破裂钻孔周围有控制钻孔，冲击破裂煤体时提高了煤体破裂效果，增强了被破裂煤体的透气性，提高了瓦斯抽放效果。

1.  一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽装备，包括电控制系统电连接高压空压机，由连接在高压空压机上带高压控制阀门的高压管路连接带高压触发器、高压气体冲击喷嘴的高压储能器，其特征在于电控制系统放置在我国标准的本质安全型外壳内，高压空压机底部装设高压空压机行走轴轮。

2.  一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法，包括在煤层中打一冲击破裂钻孔，其特征在于在冲击破裂钻孔周围打若干控制钻孔后，从冲击破裂钻孔进行煤体冲击破裂。

3.  如权利要求2所述的一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法，其特征在于冲击破裂钻孔、控制钻孔均可作为瓦斯抽放钻孔。

4.  如权利要求2所述的一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法，其特征在于保留煤壁厚度a≥15.0米。

5.  如权利要求2所述的一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法，其特征在于冲击破裂钻孔与控制钻孔间距为3.0～30.0米。

6.  如权利要求3所述的一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法，其特征在于保留煤壁厚度a≥15.0米。

7.  如权利要求3所述的一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法，其特征在于冲击破裂钻孔与控制钻孔间距为3.0～30.0米。

8.  如权利要求4所述的一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法，其特征在于冲击破裂钻孔与控制钻孔间距为3.0～30.0米。

9.  如权利要求3所述的一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法，其特征在于保留煤壁厚度a≥15.0米，冲击破裂钻孔与控制钻孔间距为3.0～30.0米。

高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法与装备
技术领域
本发明属于煤层瓦斯抽放技术领域，特别涉及高压气体冲击破裂煤体瓦斯抽放技术及装备。
背景技术
目前国内本煤层瓦斯抽放技术主要包括①钻孔瓦斯抽放技术，即高位巷钻孔或煤层水平长钻孔或交叉布孔或网格式穿层钻孔抽放煤层瓦斯；②特种强化瓦斯抽放技术，即炸药预裂爆破超前强化或水力压裂、破裂卸压或水压爆破或水力割缝或水力扩孔或裁剪脉冲、钻孔有控爆破致裂抽放煤层瓦斯。钻孔卸压瓦斯抽放技术一般与钻孔的数量有关，达到良好的抽放效果往往需要打很多钻孔，成本较高。效率较低。特种强化瓦斯抽放技术中预裂爆破瓦斯抽放技术实施中爆破作业会产生火花有引起瓦斯爆炸的可能。涉及的水力压裂、扩孔、水压爆破等技术需要大量装备。工艺比较复杂。
在国外，匈牙利研制并采用高压钢管缆空气破裂系统-high pressure steel line andair breaking system进行采煤。装备主要包括：匈牙利标准的本质安全型电控制系统电连接高压空压机——high pressure compressors，由连接在高压空压机上带高压控制阀门的高压管路连接带高压触发器、高压气体冲击喷嘴的高压储能器。在采煤时，有两种破裂方式。单点破裂和多点破裂。单点破裂是在采煤时，首先在采煤工作面打钻孔，然后将高压储能器插入钻孔内，由匈牙利标准的本质安全型电控制系统启动高压空压机，打开高压控制阀门，通过高压管路进入高压储能器的高压气体促使高压触发器触发，由高压气体冲击喷嘴喷出高压气体破裂煤体后，从钻孔中取出高压储能器，更换高压触发器的压力切片后，再将高压储能器插入钻孔内，打开高压控制阀门，通过高压管路进入高压储能器的高压气体促使高压触发器触发，再由高压气体冲击喷嘴喷出高压气体破裂煤体，分段多次重复致使准备采出的煤体破裂。
单点破裂的高压气体冲击喷嘴设置在高压储能器前端，破裂冲击方向为高压储能器径向的四周。
多点破裂高压气体冲击喷嘴设置在高压储能器的一侧。使用时将高压储能器插入钻孔内，并将高压气体冲击喷嘴方向对准自由面，由匈牙利标准的本质安全型电控制系统启动高压空压机，打开高压控制阀门，通过高压管路进入高压储能器的高压气体促使高压触发器触发，由设置在高压储能器一侧的多个高压气体冲击喷嘴喷出高压气体破裂煤体后，从钻孔中取出高压储能器，更换高压触发器的压力切片后，再将高压储能器插入钻孔内，并将高压气体冲击喷嘴方向对准自由面，打开高压控制阀门，通过高压管路进入高压储能器的高压气体促使高压触发器触发，由高压气体冲击喷嘴喷出高压气体破裂煤体，分段多次重复致使准备采出的煤体破裂。
采用高压钢管缆空气破裂系统——high pressure steel line and air breaking system进行采煤破裂煤体时一般在有自由面基础上进行。2008年5月煤炭科学研究总院沈阳研究院(引进设备时单位的名称为煤炭科学研究总院抚顺分院)从匈牙利引进了一套高压钢管缆空气破裂系统——high pressure steel line and air breaking system。2008年11月28日在煤炭科学研究总院沈阳研究院由匈牙利技术代表参加通过了此采煤用高压钢管缆空气破裂系统——high pressure steel line and air breaking system调试。在采煤用高压钢管缆空气破裂系统——high pressure steel line and air breaking system通过调试后，煤炭科学研究总院沈阳研究院技术人员认为该装备通过改进可用于煤层瓦斯抽放技术领域。目前高压钢管缆空气破裂系统——high pressure steel line and air breaking system的电控制系统为匈牙利标准的本质安全型，另外系统没有行走机构。
发明内容
针对现有煤层瓦斯抽放技术的不足及高压钢管缆空气破裂系统——high pressuresteel line and air breaking system的技术现状，本发明提供一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法与装备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽装备，包括电控制系统电连接高压空压机，由连接在高压空压机上带高压控制阀门的高压管路连接带高压触发器、高压气体冲击喷嘴的高压储能器，其特点在于电控制系统放置在我国标准的本质安全型外壳内，高压空压机底部装设高压空压机行走轴轮。
一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法，包括在煤层中打一冲击破裂钻孔，特点在于在冲击破裂钻孔周围打若干控制钻孔后，从冲击破裂钻孔进行煤体冲击破裂。若干控制钻孔指一个或二个或三个或四个或五个等等。
其中冲击破裂钻孔、控制钻孔均可作为瓦斯抽放钻孔。
其中保留煤壁厚度a≥15.0米。
其中冲击破裂钻孔与控制钻孔间距为3.0～30.0米。
本发明的有益效果是：由于高压气体破裂煤体无火花产生，没有引燃引爆瓦斯可能，同时由于在冲击破裂钻孔周围有控制钻孔，冲击破裂煤体时提高了煤体破裂效果，增强了被破裂煤体的透气性，提高了瓦斯抽放效果。
附图说明
图1.本发明第一实施例原理图；
图2.本发明第二实施例原理图。
具体实施方式
附图编号
图中1.电控制系统，2.高压空压机，3.高压空压机行走轴轮，4.高压控制阀门，5.高压管路，6.高压储能器，7.高压触发器，8.高压气体冲击喷嘴，9.煤壁，10.控制钻孔，11.冲击破裂钻孔，12.第一段冲击破裂影响范围，13.第二段冲击破裂影响范围，a.保留煤壁厚度。
图1.所示本发明第一实施例中，一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽装备，包括电控制系统1电连接高压空压机2，由连接在高压空压机2上带高压控制阀门4的高压管路5连接带高压触发器7、高压气体冲击喷嘴8的高压储能器6，其特点在于电控制系统1放置在我国标准的本质安全型外壳内，高压空压机2底部装设高压空压机行走轴轮3。
其中高压空压机2型号为V19/3621 L3/L3-K。高压控制阀门4可在高压管路5中设置多个，高压管路5的长度不够时可接入多段，包括钢管段和柔性高压管路段，高压气体冲击喷嘴8位于高压储能器6的四周，高压气体冲击喷嘴8喷出气体方向位于高压储能器6的四周。
一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法，包括在煤层中打一冲击破裂钻孔11，特点在于在冲击破裂钻孔11周围打二个控制钻孔10后，从冲击破裂钻孔11进行煤体冲击破裂，煤层厚度为2.5米左右，冲击破裂钻孔11与控制钻孔10间距为5.0米，其中冲击破裂钻孔11、控制钻孔10均作为瓦斯抽放钻孔，其中保留煤壁厚度a＝16.0米。
从冲击破裂钻孔11进行煤体冲击破裂过程为：将高压储能器6插入冲击破裂钻孔11内，由本质安全型电控制系统1启动高压空压机2，打开高压控制阀门4，高压气体通过高压管路5进入高压储能器6的高压气体促使高压触发器7触发，由高压气体冲击喷嘴8喷出高压气体破裂煤体后，从钻孔中取出高压储能器6，更换高压触发器7的压力切片后，再将高压储能器6插入钻孔内，本质安全型电控制系统1启动高压空压机2，打开高压控制阀门4，通过高压管路5进入高压储能器6的高压气体促使高压触发器7触发，由高压气体冲击喷嘴8喷出高压气体破裂煤体，分二段重复致使准备预抽瓦斯的煤体破裂。冲击破裂钻孔11、控制钻孔10均作为瓦斯抽放钻孔抽放煤层瓦斯。
图2.所示本发明第二实施例中，一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽装备，包括电控制系统1电连接高压空压机2，由连接在高压空压机2上带高压控制阀门4的高压管路5连接带高压触发器7、高压气体冲击喷嘴8的高压储能器6，其特点在于电控制系统1放置在我国标准的本质安全型外壳内，高压空压机2底部装设高压空压机行走轴轮3。
其中高压空压机2型号为V19/3621 L5。高压控制阀门4可在高压管路5中设置多个，高压管路5的长度不够时可接入多段，包括钢管段和柔性高压管路段，高压气体冲击喷嘴8位于高压储能器6的一测，喷出气体方向位于高压储能器6的一测。
一种高压气体冲击破裂煤体瓦斯预抽方法，包括在煤层中打一冲击破裂钻孔11，特点在于在冲击破裂钻孔11周围打一个控制钻孔10后，从冲击破裂钻孔11进行煤体冲击破裂，煤层厚度为2.0米，冲击破裂钻孔11与控制钻孔10间距为3.5米，其中冲击破裂钻孔11、控制钻孔10均作为瓦斯抽放钻孔，其中保留煤壁厚度a＝18.0米。
从冲击破裂钻孔11进行煤体冲击破裂过程为：将高压储能器6插入冲击破裂钻孔11内，将高压气体冲击喷嘴8对准控制钻孔10的方向，由本质安全型电控制系统1启动高压空压机2，打开高压控制阀门4，高压气体通过高压管路5进入高压储能器6的高压气体促使高压触发器7触发，由高压气体冲击喷嘴8喷出高压气体破裂煤体后，从钻孔中取出高压储能器6，更换高压触发器7的压力切片后，再将高压储能器6插入钻孔内，并将高压气体冲击喷嘴8对准控制钻孔10的方向，本质安全型电控制系统1启动高压空压机2，打开高压控制阀门4，通过高压管路5进入高压储能器6的高压气体促使高压触发器7触发，由高压气体冲击喷嘴8喷出高压气体破裂煤体，分二段重复致使准备预抽瓦斯的煤体破裂。冲击破裂钻孔11、控制钻孔10均作为瓦斯抽放钻孔抽放煤层瓦斯。
煤体冲击破裂后，对冲击破裂钻孔和控制钻孔实施封孔，封孔后的冲击破裂钻孔和控制钻孔通过胶管连接到矿井瓦斯抽放系统，利用抽放系统对冲击破裂钻孔和控制钻孔进行煤层瓦斯预抽放。
在本发明实施时，高压空压机2还可选型号为V19/4621L10或V19/5618L15/20/25或V19/5621L15/20/25/30/35或其它现有型号，其产生高压气体压力大于60.0MPa，高压控制阀门4可选用C∈2M AS-01/03N100/2008或C∈2M AF-04/03N106/2008或其它现有型号。