[发明专利]一种等离子体上行致裂残采区遗留煤柱的方法和装置

摘要

本发明公开了一种等离子体上行致裂残采区遗留煤柱的方法和装置，属于煤矿开采技术领域。采用等离子体装置从下伏煤层对残采区遗留煤柱实现上行致裂，充分利用离子间的强烈运动瞬间产生高温、高压的特性，形成冲击波使煤柱产生裂隙并扩展,降低煤柱的完整性，以达到强度弱化、应力释放、减缓矿压显现的目的，从而实现煤矿绿色开采，安全生产。

主权项

1.一种等离子体上行致裂残采区遗留煤柱的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：用高压电缆将等离子体脉冲控制器、等离子体发生器、电极稳固装置、液相放电等离子体电极连接；同时用信号传输线将等离子体脉冲控制器、数据采集仪、信号放大器、检波探头连接；再用两用水管将储水罐、高压泵、冷却器、等离子体发生器连接形成完整回路，通过等离子体发生器冷却控制阀控制开关；最后用两用水管将高压泵、压力表、高压水喷头连接，通过高压水喷头控制阀控制开关；并与井下供电系统相连接；步骤二：确定下伏煤层工作面与残采区遗留煤柱的位置关系，在残采区遗留煤柱斜下方的应力降低区，距工作面端头一定距离处的运输顺槽和回风顺槽的顶板岩层中分别向残采区遗留煤柱打孔间距d为6～10米的钻孔，等离子体致裂钻孔和检波钻孔分别到残采区遗留煤柱的中央位置停止打钻；步骤三：将两用水管、高压水喷头，液相放电等离子体电极、电极稳固装置、高压电缆穿过钻孔封隔器，并布置在第二步钻取的等离子体致裂钻孔的内部，使钻孔封隔器膨胀封孔，同时将信号传输线、检波探头布置在第二步钻取的检波钻孔的顶部；步骤四：打开高压水喷头控制阀，储水罐内的水经高压泵、两用水管、高压水喷头射入等离子体致裂钻孔中，通过压力表观察，当水充满等离子体致裂钻孔内部时，关闭高压水喷头控制阀；步骤五：交流电经过等离子体发生器、高压电缆、电极稳固装置、液相放电等离子体电极放电后，电能迅速转换为冲击能，充水等离子体致裂钻孔中的压力迅速增加，使残采区遗留煤柱的原始裂隙开始扩展并产生新的裂隙；同时检波探头接收到液相放电等离子体电极发出的信号，通过信号放大器、信号传输线传到数据采集仪，并分析接收到的反射波形延迟时间频谱情况，对残采区遗留煤柱的裂隙发育情况进行分析，操作等离子体脉冲控制器从而调整放电频率，直至等离子体致裂钻孔周围的遗留煤柱实现致裂；关闭等离子体发生器；步骤六：回收高压电缆、电极稳固装置、液相放电等离子体电极和两用水管、高压喷水头以及检波探头，然后打开等离子体发生器冷却控制阀，储水罐的水通过两用水管经高压泵、冷却器、等离子体发生器回到储水罐，对等离子体发生器进行冷却降温后，关闭等离子体发生器冷却控制阀，最后封堵等离子体致裂钻孔；步骤七：将检波钻孔作为下一个等离子体致裂钻孔，并调整钻孔角度，按照第二步的要求钻取新的检波钻孔，重复步骤三至步骤六，直至残采区遗留煤柱全部致裂完成；步骤八：当下伏煤层采煤工作面继续推进遇到残采区遗留煤柱时，重复步骤二至步骤七，直至下伏煤层开采结束。