[发明专利]一种钻孔内煤层的增透抽采系统

说明书

本发明公开了一种钻孔内煤层的增透抽采系统，包括均设在煤矿井下抽采巷内的水力冲孔装置、预裂爆破装置、瓦斯抽采装置和安全监测系统，抽采巷顶部自下而上依次为煤层底板、煤储层和煤层顶板，水力冲孔装置包括钻探机、钻杆、钻头、高压注水泵和水煤气分离器，预裂爆破装置包括起爆器、引线和PVC管，瓦斯抽采装置包括分支抽采管、总抽采管和瓦斯抽采设备，安全监测系统包括检测模块、处理模块、采集模块、开关量输入输出模块和设置在所述分支抽采管上的管道阀门。本发明提高了对瓦斯抽采控制的安全性，能够有效的预防瓦斯事故的发生，有效地提高煤层透气性，提高瓦斯抽采效果，有效地降低抽采时间，最大限度降低瓦斯安全隐患。

技术领域

本发明涉及煤炭开采技术领域，具体为一种钻孔内煤层的增透抽采系统。

背景技术

2017年我国煤产量达34.45亿吨，占世界总产量的46.4％左右，煤炭作为我国的主题能源地位在相当长时期内不会动摇，但我国95％的煤矿开采是井工作业，50％以上的煤炭开采受到与煤伴生伴储的瓦斯困扰，瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全高效开采的重大难题。

随着煤炭开采纵深发展，煤层瓦斯含量、瓦斯压力、地应力逐渐增大，煤层渗透率却明显降低，特别是深部松软突出煤层，渗透率多在10^-3—10^-4mD数量级，钻孔瓦斯抽采影响范围小、衰减速度快、瓦斯抽采难度大。对于具备保护层开采条件的煤层群而言，常采用保护层开采技术抽采泄压区煤层瓦斯，而对大量不具备保护层开采条件的单一低渗突出煤层，按照《防治煤与瓦斯突出规定》，井下钻孔预抽煤层瓦斯便成为主要瓦斯治理措施，但往往因常规瓦斯抽采技术难以高效抽采此类煤层瓦斯，常造成矿井“抽、采、掘”比例失衡而影响矿井安全生产。为建设本质安全型矿井，低透气性高突矿井不得不投入大量的人力、物力、财力用于瓦斯抽采，但由于缺乏抽采技术的突破，致使矿井发展步履维艰，主要在于因抽采治理不彻底导致瓦斯超限频繁、安全隐患严重、瓦斯事故频发，严重威胁煤矿安全生产，因此，如何有效解决低透煤层的抽采难题，对煤矿安全生产具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻孔内煤层的增透抽采系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种钻孔内煤层的增透抽采系统，包括均设在煤矿井下抽采巷内的水力冲孔装置、预裂爆破装置、瓦斯抽采装置和安全监测系统，所述抽采巷顶部自下而上依次为煤层底板、煤储层和煤层顶板，所述煤层底板上交错布置若干爆破钻孔和冲孔钻孔，且所述爆破钻孔与相邻冲孔钻孔之间的距离为3-6m，所述水力冲孔装置的作业端伸入到冲孔钻孔内，所述预裂爆破装置的作业端伸入到爆破钻孔内，所述冲孔钻孔冲孔后以及爆破钻孔爆破后，所述瓦斯抽采装置的抽采端伸入到冲孔钻孔和爆破钻孔内；

所述水力冲孔装置包括钻探机、钻杆、钻头、高压注水泵和水煤气分离器，所述钻杆上端为出水口，下端为进水口，所述高压注水泵的出水口与钻杆进水口连接，钻杆下端与钻探机的动力输出端连接，钻杆上端伸入到冲孔钻孔内并与钻头固定连接，冲孔钻孔口处密封设有瓦斯粉尘敛集器，瓦斯粉尘敛集器通过管道与水煤气分离器入口连接；

所述预裂爆破装置包括起爆器、引线和PVC管，所述爆破钻孔口处设有钢管，所述钢管与爆破钻孔之间密封填充有水泥砂浆，所述PVC管上端插入到钢管中并伸入到爆破钻孔内部，PVC管上端填充有乳化炸药，在乳化炸药中沿轴向方向每隔1m设置有起爆雷管，PVC管在位于最后一个起爆雷管下方密封填充有炮泥，引线将起爆雷管串联后从PVC管下端伸出；

所述瓦斯抽采装置包括分支抽采管、总抽采管和瓦斯抽采设备，所述分支抽采管分别插入到冲孔钻孔内，所述总抽采管将所有分支抽采管并联后与瓦斯抽采设备连接；

所述安全监测系统包括检测模块、处理模块、采集模块、开关量输入输出模块和设置在所述分支抽采管上的管道阀门，所述检测模块用于对煤储层进行检测获取检测信号，并将所述检测信号输入至所述处理模块；