[发明专利]冻融循环增透促抽安全高效石门揭煤方法

权利要求书

1.冻融循环增透促抽安全高效石门揭煤方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）在巷道石门揭煤地点附近，测定煤层高压注水影响半径φ；

（2）在石门揭煤工作面距煤层最小法向距离5~7m处设置钻场，在钻场内施工钻孔至煤层顶板或底板；

（3）钻孔施工过程中，首先施工注水孔，然后在注水孔的两侧小于φ的范围内施工冻结孔，使注水孔和冻结孔交替布置，所施工的注水孔和冻结孔完全覆盖石门揭煤工作面区域，且注水孔和冻结孔的布置参数符合相关设计要求；

（4）使用常规封孔器对所有的注水孔进行封孔，使用专用封孔器对所有的冻结孔进行封孔；

（5）通过常规封孔器对注水孔进行注水，通过专用封孔器对冻结孔注入液氮使注水孔周围的煤体冻结，过一段时间后，再通过专用封孔器对冻结孔注入热氮气使冻结孔周围冻结的煤体解冻融化，液氮气化；

（6）将常规封孔器连接瓦斯抽采系统，对注水孔内排出的瓦斯进行抽采，进一步降低煤层瓦斯压力；

（7）瓦斯抽采48小时后，重复步骤（5），直至石门揭煤工作面区域煤体消除突出危险性；

（8）拆卸抽采系统，通过常规封孔器向注水孔内注水，然后通过冻结孔向煤层中注入液氮，当石门揭煤工作面周围煤体完全冻结后，采取远距离放炮方法，进行石门揭煤工作，安全揭开石门；

专用封孔器包括中心管、注浆泵和注氮泵，中心管的外圆周同轴向固定设置有圆筒状的保温材料层，保温材料层外圆周同轴向固定设置有封孔胶囊，中心管的外端固定设有堵板，堵板与注氮泵的出口之间通过注氮管连接，注氮管的出口伸入到中心管内，注浆泵的出口与封孔胶囊的外端部通过注浆管连接，注浆管上设置有注浆阀，注氮管上设置有注氮阀。

2.根据权利要求1所述的冻融循环增透促抽安全高效石门揭煤方法，其特征在于：封孔胶囊为圆筒形结构，封孔胶囊的外圆周表面沿中心管的轴向方向设置有螺旋密封条。

3.根据权利要求2所述的冻融循环增透促抽安全高效石门揭煤方法，其特征在于：常规封孔器的内端部设置有温度传感器。

4.根据权利要求3所述的冻融循环增透促抽安全高效石门揭煤方法，其特征在于：步骤（5）的具体工作步骤为，

A、利用高压泵通过常规封孔器向注水孔中注入高压水，注水过程中采用脉动方式注水，脉动方式注水为低压→高压→低压→高压循环模式的脉动方式，促使煤体生产裂隙，增加煤层透气性；待注水孔周围煤壁出现渗水现象、或邻近钻孔出水、或注水压力突然降低、或持续注水压力无明显变化时停止注水；停止注水半小时后，通过伸入到注水孔内的温度传感器测定注水孔内温度；

B、利用专用封孔器对冻结孔进行封孔，采用高压压注的方式，通过专用封孔器向冻结孔中注入液氮，对冻结孔周围煤体进行冷冻致裂，使冻结孔周围煤体变的疏松、透气，增加煤体透气性，利于后期瓦斯抽采工作；

C、通过温度传感器实时监测注水孔内的温度，当注水孔内温度低于0℃时，确定注水孔及冻结孔周围煤体已经冻结；

D、当注水孔周围煤体冻结后，停止生产并保持现状8小时以上，使冻结孔周围煤体及水体充分冻结；8小时后通过专用封孔器向冻结孔进行注热氮气，使冻结区域水体融化、液氮气化；气化的氮气及高温产生的水蒸汽驱使煤层瓦斯从注水孔及冻结孔周围的裂隙排出，降低煤层瓦斯压力，降低突出危险性。

5.根据权利要求4所述的冻融循环增透促抽安全高效石门揭煤方法，其特征在于：专用封孔器的封孔过程为，将中心管、保温材料层和封孔胶囊一体插入到冻结孔内，将注浆管连接封孔胶囊，启动注浆泵，注浆泵将浆液注入到封孔胶囊内部，封孔胶囊膨胀，封孔胶囊外壁及螺旋密封条顶压于冻结孔壁，关闭注浆阀，从而将冻结孔封堵。

6.根据权利要求5所述的冻融循环增透促抽安全高效石门揭煤方法，其特征在于：专用封孔器的注氮过程为，将注氮管连接堵板，将注氮泵的进口连接液氮源或热氮气源，启动注氮泵，液氮或热氮气通过注氮管进入到中心管，沿中心管的轴向方向向内进入到冻结孔内，在注入液氮源或热氮气源的过程中，保温材料层起到减少热传导的作用，提高热交换效率。