[发明专利]等离子体H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法

摘要

本发明公开了一种等离子体H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法，属于煤矿开采领域。本发明充分利用离子间的强烈运动瞬间产生高温、高压的特性，在残采区遗留煤柱正上方的地面钻取“H式”钻井，“H式”钻井分为“H式”钻井左垂直段，“H式”钻井水平段和“H式”钻井右垂直段三部分，“H式”钻井左右两个垂直段穿过上覆煤层厚硬顶板及上覆煤层到达下伏残采区遗留煤柱内，“H式”钻井水平段在上覆煤层厚硬顶板内与工作面推进方向平行，一井双用，双向作业，对上覆煤层厚硬顶板及下伏残采区遗留煤柱进行预裂，达到消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的目的，从而实现煤矿绿色开采，安全生产。

主权项

1.一种等离子体地面H式消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的方法，其特征在于：用于：煤层开采经过下伏残采区遗留煤柱群及层间厚硬顶板，且残采区遗留煤柱群内存在两个稳定的、间隔40米～200米遗留煤柱时的情况；包括以下步骤：第一步：通过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；等离子体脉冲控制器通过导线与数据采集仪连接；通过信号传输线将数据采集仪，信号放大器，检波探头连接；通过两用水管将储水罐，高压泵，冷却器，等离子体发生器连接形成完整回路，等离子体发生器冷却控制阀控制开关；通过两用水管将高压泵，压力表，高压水喷头连接，高压水喷头控制阀控制开关；并与地面供电系统相连接；第二步：确定地面与上覆煤层厚硬顶板，下伏残采区遗留煤柱的位置及距离关系，在残采区遗留煤柱正上方的地面钻取“H式”钻井，“H式”钻井个数为L/d个，L为上覆煤层工作面长度，d为钻井间距，“H式”钻井分为“H式”钻井左垂直段，“H式”钻井水平段和“H式”钻井右垂直段三部分，“H式”钻井左右两个垂直段穿过上覆煤层厚硬顶板及上覆煤层到达下伏残采区遗留煤柱内，“H式”钻井水平段在上覆煤层厚硬顶板内与工作面推进方向平行，并且在垂直段和水平段的交汇处安装有导向轮，第一个“H式”钻井称为“H式”等离子体致裂钻井，第二个“H式”钻井称为“H式”检波钻井；在“H式”钻井左右两个垂直段上方的地面，左右各设置一套第一步连接的等离子体地面“H式”消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的装置，两套装置在“H式”钻井左右两侧施工步骤相同，故只做一侧说明；第三步：将两用水管、高压水喷头，高压电缆、电极稳固装置、液相放电等离子体电极穿过残采区遗留煤柱上方顶板的钻井封隔器，并布置在第二步钻取的“H式”等离子体致裂钻井垂直段的深处，并使“H式”等离子体致裂钻井垂直段的钻井封隔器膨胀封井，同时信号传输线、检波探头布置在第二步钻取的“H式”检波钻井垂直段的最深处；第四步：打开高压水喷头控制阀，储水罐内的水通过两用水管经高压泵、高压水喷头射入“H式”等离子体致裂钻井垂直段内，通过压力表观察，当水充满“H式”等离子体致裂钻井垂直段内部时，关闭高压水喷头控制阀；第五步：开启等离子体发生器，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，充满水的“H式”等离子体致裂钻井垂直段中的压力迅速增加，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，通过信号传输线、信号放大器传到数据采集仪，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“H式”等离子体致裂钻井垂直段周围的遗留煤柱实现致裂；关闭等离子体发生器；第六步：将高压电缆、电极稳固装置、液相放电等离子体电极和两用水管、高压喷水头经导向轮布置在“H式”等离子体致裂钻井水平段起始位置的钻井封隔器前方，并使“H式”等离子体致裂钻井水平段的钻井封隔器膨胀封井，同时信号传输线、检波探头穿过“H式”检波钻井垂直段经导向轮布置在“H式”检波钻井水平段的起始位置，重复第四步、第五步，直至“H式”等离子体致裂钻井水平段周围的厚硬顶板实现致裂；关闭等离子体发生器；第七步：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“H式”等离子体致裂钻井；第八步：将“H式”检波钻井作为下一个“H式”等离子体致裂钻井，相邻的未预裂“H式”钻井作为下一个“H式”检波钻井，重复第三步至第七步，直至第二步钻取的所有“H式”钻井附近的厚硬顶板和残采区遗留煤柱全部致裂完成。