[发明专利]一种直井周向扫略流态化采煤系统

说明书

本发明公开了一种直井周向扫略流态化采煤系统，包括煤层定向钻孔部分和流态化采煤部分。本发明的高压输运管包括利用电流变液或磁流变液特性、通过电极组件或电磁线圈组件控制呈刚性管状态或柔性管状态的水力切割段，在利用采煤竖井水力采煤和利用煤层底部的运煤巷道输运煤炭上井技术方案的基础上，利用定向钻技术对应采煤竖井自地面施工开拓沿煤层走向直线延伸的煤层定向钻孔、并将煤层定向钻孔作为水力切割段伸入煤层的长度基础，采用输运管弯折装置配合控制电极组件或电磁线圈组件的方式使水力切割段弯折并通过自进式牵引喷头牵引进入煤层定向钻孔，能够实现大大提高地面钻孔采煤单个钻井的采煤区域范围。

技术领域

本发明涉及一种流态化采煤系统，具体是一种适用于对地下易突出、安全风险高的近水平煤层进行煤炭开采的直井周向扫略流态化采煤系统，属于煤矿开采技术领域。

背景技术

在我国的能源体系中，煤炭资源占已探明化石能源资源总量的97％左右，虽然近年来我国煤炭占能源生产和消费的比重持续下降，但煤炭资源仍是能源安全稳定供应的主要能源。目前除了少量的露天采煤外，中国超过90％的煤矿均采用井工开采的方式，即通过在井下布置采煤巷道进行采煤、并通过运输系统将煤运输到地面。这种传统的井工开采方式一方面基建投资巨大、岩土工程量巨大、煤炭开采成本高；另一方面，随着煤矿开采深度的增加，煤层地应力、瓦斯含量及瓦斯压力均会不断增大，虽然目前已实现机械化采煤，而井下设备安装、设备操作等作业环节仍需大量的作业人员，进而会存在较大的煤矿开采安全隐患；再一方面，井下机械化采煤法开采设备具有一定的局限性，不可避免产生一部分遗煤，进而会造成煤炭资源浪费。

现有技术中出现基于钻孔技术和水力学原理之上的煤炭开采新方法——钻孔水力采煤技术。钻孔水力采煤技术是通过高压水泵产生的高压水经喷头聚集为高压水射流，通过钻孔利用高压水射流将矿石切割、破碎并在工作面形成矿浆经钻孔提升到地表，送选厂加工处理的采煤方法。目前钻孔水力采煤方法大体可分为三种类型：基于井下作业的井工钻孔采煤方式、基于地面作业的地面钻孔采煤方式以及基于井下钻孔水力采煤和煤与瓦斯突出现象的气液脉冲采煤方式，其中操作人员在地面操作钻孔内的高压水射流进行落煤的地面钻孔采煤方式具有安全性高、基建费用低、适应性强、布置灵活、可使用循环水实现清洁生产等优点，是目前主要推广的钻孔水力采煤方式。

地面钻孔采煤技术的重要技术指标之一是采煤范围，它决定水射流采煤的经济性，其采煤范围主要受到喷头结构、水压及煤软硬程度的影响，但是即使尽量加大水压及优化喷头结构，但水射流产生的冲击力依然会随着喷射距离的增加而逐渐衰减，因此通常地面钻孔采煤方式的单个钻井的实际采煤区域范围较小、一般实际采煤范围为直径2～5m的圆柱形区域，这就造成地面钻孔采煤方式的单个采煤钻井实际采煤区域范围有限、单井采煤量小，因此在煤层走向范围内的地面上通常需打设较多的采煤钻井、通过多井布置方能完成煤层走向范围的大范围开采，不仅施工工程量相对较大、开采效率降低，而且多个采煤钻井之间不可避免地会存在一定的遗煤。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种直井周向扫略流态化采煤系统，能够实现大大提高地面钻孔采煤单个钻井的采煤区域范围，提高采煤效率的同时大大减小采煤钻井施工工程量，特别适用于对地下易突出、安全风险高的近水平煤层进行煤矿开采。

为实现上述目的，本直井周向扫略流态化采煤系统包括煤层定向钻孔部分和流态化采煤部分；

所述的煤层定向钻孔部分包括煤层定向钻孔，自地面打设的煤层定向钻孔造斜穿入煤层、并沿煤层走向直线延伸；

所述的流态化采煤部分包括采煤竖井、高压输运管、输运管回转装置、输运管弯折装置和自进式牵引喷头；

对应煤层定向钻孔的走向自地面竖直打入的采煤竖井贯穿煤层设置、且采煤竖井与煤层定向钻孔贯通设置，采煤竖井的底端向下延伸与位于煤层下方的运煤巷道贯通设置；