[发明专利]一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔的轴向切槽卸压增透方法

摘要

本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，涉及一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔的轴向切槽卸压增透方法，适用于高瓦斯低渗透性煤层的增透作业，该方法特点在于通过瓦斯抽采钻孔按预定方向沿钻孔轴向高压水射流切槽造缝和平行钻孔连续作业，在钻孔周围沿煤层方向形成一条连通的缝槽，实现了类似“保护层开采”的采动卸压增透效果，从而有效提高高瓦斯低渗煤层渗透率和瓦斯抽采率，实现煤矿瓦斯高效抽采，克服目前水力化技术在煤层卸压增透存在效率低、增透效果有限的问题。

主权项

1.一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔的轴向切槽卸压增透方法，其特征在于，包括以下步骤：A、采用煤矿用钻机在煤岩层中施工轴向瓦斯抽采钻孔，作为轴向切槽作用的通道，煤矿常规轴向钻孔孔径为50~113mm，若该轴向瓦斯抽采钻孔为穿层轴向钻孔，轴向瓦斯抽采钻孔需穿过岩层到达煤层预定位置；B、将煤矿用钻机上的常规钻杆从钻机上取下，再将高压旋转水尾、高压密封钻杆、轴向平衡切槽装置依次连接在煤矿用钻机上，将扶正器套装在轴向平衡切槽装置的外侧，在高压旋转水尾的另一端连接高压清水泵组，同时检查高压清水泵组装备是否完好以及整个管路连接是否牢固；C、将高压密封钻杆、轴向平衡切槽装置、扶正器一起下入瓦斯抽采钻孔的预定位置，高压密封钻杆和轴向平衡切槽装置、扶正器在下入钻孔和回撤过程中，扶正器保证轴向平衡切槽装置始终处于瓦斯抽采钻孔中心，轴向平衡切槽装置内部的偏心平衡轴在自身偏心重力作用下，始终保持一种动态平衡，使得轴向平衡切槽装置内部的带喷头支撑机构在预定方向摆动形成平衡，高压水射流沿喷头预定方向切出缝槽，轴向平衡切槽装置在缝槽宽度范围内摆动，其中轴向平衡切槽装置包括依次固定连接的平衡装置机构和带喷头支撑机构；所述平衡装置机构内部套接有偏心平衡轴，偏心平衡轴两端固定安装有用于支撑偏心平衡轴的高压密封轴承，偏心平衡轴能够在高压密封轴承中高压旋转且通过自动调整始终处于一种平衡状态，偏心平衡轴一端端部固定安装有高压旋转轴，平衡装置机构和带喷头支撑机构通过高压旋转轴固定连接，偏心平衡轴的另一端转动连接高压密封钻杆；所述带喷头支撑机构内部套接有高压密封阀芯和供水流通过且与高压密封阀芯相通的通道，高压密封阀芯与通道之间活动安装有与高压密封阀芯和通道均相通的挡板，高压密封阀芯穿设在通道内的外壁上缠绕有与挡板相抵的弹簧，高压密封阀芯两侧的带喷头支撑机构上分别铰接有限制高压密封阀芯移动的支撑机构，支撑机构的开口端之间固定安装有拉簧，带喷头支撑机构外壁的轴向均匀安装有两个与通道相通且用来切割钻孔周围煤层的喷头，喷头与支撑机构保持同一水平，远离高压密封阀芯的带喷头支撑机构端部开设有与高压旋转轴相匹配的凹槽，凹槽与通道之间安装有限制高压密封阀芯向凹槽移动的弹性挡圈；D、启动高压清水泵组中高压清水泵，此时泵压在低压状态，随着高压清水泵开始加压，带喷头支撑机构内部的高压密封阀芯在高压水作用下压迫高压密封阀芯外围的弹簧向前移动，此时高压密封阀芯顶开高压密封阀芯前段的支撑机构，支撑机构两翼向外侧张开，高压密封阀芯向前移动，原先由于高压密封阀芯封堵的喷头通道打开，高压水通过喷头上喷嘴向高压密封钻杆两侧径向喷射水射流进行切槽，同时随着高压清水泵不断升压至预定压力，高压密封阀芯向前达到最大移动位置，并封堵高压水的前端水通道，支撑机构张开最大角度，支撑机构两翼伸入钻孔两侧缝槽进行限位；E、在高压清水泵达到预定泵压时，煤矿用钻机夹持高压密封钻杆旋转，钻孔周围煤体沿钻孔轴向按预定方向进行切槽，在高压密封钻杆旋转和往复切槽的过程中，轴向平衡切槽装置中的平衡装置机构和带喷头支撑机构不会随高压密封钻杆一起旋转，在往复切槽操作几次后，若钻孔煤渣返水变清，此时要降低泵压至关闭高压水泵，然后取掉若干根高压密封钻杆，重新连接高压清水泵，重复下一段距离的轴向切槽操作；F、重复D、E步骤，直至从钻孔内部回撤高压密封钻杆至煤岩壁封孔段距离，此时该瓦斯抽采钻孔轴向切槽卸压操作完成，关闭高压清水泵，取下高压旋转水尾、高压密封钻杆、轴向平衡切槽装置和扶正器，随后在孔口至钻孔最深处切槽位置的钻孔轴向切槽段下入矿用筛管，实现对钻孔孔壁支撑；G、在完成该瓦斯抽采钻孔轴向切槽后，重复B、C、D、E、F步骤在下一个沿煤层倾斜方向的平行钻孔，进行一个钻孔轴向切槽卸压操作。