[发明专利]一种流态化煤气同采系统及其同采方法

说明书

本发明公开了一种流态化煤气同采系统及其同采方法，流态化煤气同采系统包括水力开采部分、井底煤岩处理部分和煤岩输送部分。本发明水力开采过程中释放的瓦斯可以通过采煤钻井顶部的瓦斯抽采斜孔被瓦斯抽采泵抽采，水力开采出的煤岩混合物可以通过井底煤岩处理部分和煤岩输送部分进行煤岩分离后分类运输上井，水力开采部分与井底煤岩处理部分各自工作、互不影响，可极大提高水力开采工艺的可靠性和开采效率；可以实现无人开采的自动化作业，大大提高煤与瓦斯突出煤层的开采安全性；适用于对边角煤和鸡窝煤等含煤少、地质条件复杂的煤层资源进行开采，特别适用于对煤与瓦斯易突出的松软煤层进行煤矿开采。

技术领域

本发明涉及一种煤体与瓦斯的同采系统及其同采方法，具体是一种流态化煤体与瓦斯的同采系统及其同采方法，属于煤矿开采技术领域。

背景技术

中国煤矿的瓦斯灾害严重，很多矿区在煤炭开采过程中都面临着严重的煤与瓦斯突出风险。目前除了少量的露天采煤外，中国超过90％的煤矿均采用井工开采的方式，即通过在井下布置采煤巷道进行采煤，并通过运输系统将煤运输到地面，其中最常用的方式是长壁后退式工作面采煤法。

采用井工方式开采煤与瓦斯突出煤层时，一方面，为了消除突出威胁，往往需要掘进大量的辅助巷道和施工大量的抽采钻孔抽采突出煤层的瓦斯，不仅经济成本高、而且灾害治理效率低；此外，虽然已经实现机械化采煤，但井下生产作业仍需大量的人力，一旦发生煤与瓦斯突出事故，将造成大量人员伤亡，因此井工开采的安全性不高；另一方面，井工模式采煤过程中，在采区中往往不可避免地残留一部分边角块段及各种小煤柱(俗称“边角煤”)，由于边角煤形状及煤厚变化较大，因此导致大型综采设备无法适用于开采边角煤，且边角煤开采条件通常较复杂，如开采压力大、顶板破碎等会导致边角煤开采难度较大，因此常常被放弃开采；再一方面，针对煤层分布不连续的团状煤炭资源(俗称“鸡窝煤”)，若以井工开采的方式进行采煤，因煤炭资源不连续且含量较少，因此会导致以井工开采的方式的性价比极低，通常会以没有开采价值而放弃开采。然而，放弃开采边角煤和鸡窝煤等含煤少、地质条件复杂的煤炭，往往造成煤炭资源的浪费。

现有技术中利用地面钻井实施水力采煤是解决上述问题的一种方法。钻井水力采煤取消了井下巷道，操作人员在地面操作，因此不存在井下安全问题，既大幅度降低开采成本，也提升了采煤的安全性；钻井水力采煤的采煤区域是以钻井为圆心、半径15～30m的范围，单个钻井的采煤区域较小，因此钻井的布置更灵活，非常适合开采边角煤和鸡窝煤等含煤少的煤炭资源；且煤与瓦斯突出煤层的煤一般较软，煤的坚固性系数f值一般小于0.5，钻井水力采煤非常适合开采煤与瓦斯突出煤层。

针对钻井水力采煤技术，申请号为02129521.2的中国发明专利公开了一种无人下井钻孔水力采煤方法，其公开了在竖井中安装的开采管柱包含了高压水通道、压缩空气通道和返渣筒。但这样的结构在实际应用过程中不仅控制较困难，还可能发生相互影响导致功能失效，存在开采装备及工艺复杂的问题，并且高压水通道和压缩空气通道大大压缩了返渣筒的空间，且水力开采过程中无法同时对返渣筒进行提升，从而导致开采效率较低。其他现有技术提出的钻井水力采煤方法，均存在上述问题，造成钻井水力采煤法在煤矿现场应用非常困难，严重限制了该方法的推广应用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种流态化煤气同采系统及其同采方法，针对边角煤和鸡窝煤等含煤少、地质条件复杂的煤层资源进行开采时可以在操作简便、控制可靠的前提下实现提高开采效率，特别适用于对煤与瓦斯易突出的松软煤层进行煤矿开采。

为实现上述目的，本流态化煤气同采系统包括水力开采部分、井底煤岩处理部分和煤岩输送部分；