[发明专利]一种坚硬煤层注水防冲方法与系统

说明书

本发明公开了一种坚硬煤层注水防冲方法与系统，旨在提升坚硬煤层的注水效率。为此，本发明实施例一方面提供的坚硬煤层注水防冲方法，包括如在煤层围岩上施作钻孔；利用高压水射流在钻孔中切割水射流切缝,以增强钻孔周边围岩渗透性；其中，高压水射流中混入有设定比例的细砂，水中细砂在高水压冲击作用下将嵌入水射流切缝周围的裂隙中；通过钻孔向煤层围岩注水，对煤层进行水力致裂，在煤层中形成煤层卸压带；当注水量无明显变化时，停止注水并在不影响钻孔周边围岩裂隙内水的赋存状态前提下，将钻孔中的水砂混合物抽出；对钻孔周边围岩进行微波加热。

技术领域

本发明属于煤层开采技术领域，尤其涉及一种坚硬煤层注水防冲方法与系统。

背景技术

随着煤层采掘深度的增加，频繁的冲击地压灾害造成了大量的人员和财产损失，严重制约了我国煤炭安全高效开采，威胁了我国基础能源的有效供给，引起了全社会的广泛关注。煤层注水是我国煤层防冲的最普遍利用的方法，其高效实施事关冲击地压防治成效。在煤层众多地质状况中，对于坚硬煤层由于其结构致密、强度大等特点，存在注水时间长、注水效率低、效果差、设备损耗严重等问题。

综上，有必要革新现有的注水工艺，以实现坚硬煤层注水效率的提升。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种坚硬煤层注水防冲方法与系统，旨在提升坚硬煤层的注水效率。

为此，本发明实施例一方面提供的坚硬煤层注水防冲方法，包括如下步骤：

步骤1、在煤层围岩上施作钻孔；

步骤2、利用高压水射流在钻孔中切割水射流切缝,以增强钻孔周边围岩渗透性；其中，高压水射流中混入有设定比例的细砂，水中细砂在高水压冲击作用下将嵌入水射流切缝周围的裂隙中；

步骤3、通过钻孔向煤层围岩注水，对煤层进行水力致裂，在煤层中形成煤层卸压带；

步骤4、当注水量无明显变化时，停止注水并在不影响钻孔周边围岩裂隙内水的赋存状态前提下，将钻孔中的水砂混合物抽出；

步骤5、对钻孔周边围岩进行微波加热，利用裂隙中细砂与煤层围岩(7)存在的吸波能力差异，引起围岩裂隙壁面受热不均，增加裂隙壁面毁伤。

具体的，步骤3注水过程中，在水中混入有碳酸氢钠。

具体的，步骤3注水过程中，通过冲击波发生器对钻孔内的注水施加高能冲击波。

具体的，冲击波发生器包括液态CO2相变器，所述液态CO2相变器用于将液态CO2气化成高压CO2气体并排至钻孔内的注水中。

具体的，步骤3注水过程中，在水中还混入有特定比例的细砂。

具体的，水射流切缝沿钻孔的圆周方向均布布置多条，每条水射流切缝沿钻孔的轴向延伸。

具体的，水射流切缝为宽度朝向钻孔逐渐变大的三角形切缝。

本发明实施例另一方面提供的坚硬煤层注水防冲系统，包括：

注水管，用于向煤层围岩上的钻孔进行注水，所述注水管的侧壁上均布有注水孔；

注水泵，与通过水管与所述注水管连通；

细砂添加器，设置在所述注水管上，用于向所述注水中添加细砂；

遮蔽外管，可拆卸的匹配套在所述注水管外，用于将所述注水管上的注水孔遮蔽；

多条纵向条缝，均匀分布在所述遮蔽外管的管壁上，以将所述注水管上的注水孔部分暴露；

微波发生器，设置于所述注水管上，用于向所述钻孔内馈入微波并使钻孔周边围岩产生自热。