[发明专利]液碳-水智能循环加注致裂增润煤层的注水减尘方法

权利要求书

1.液碳-水智能循环加注致裂增润煤层的注水减尘方法，其特征在于，步骤如下：

a.注水钻孔施工：超前工作面沿煤层倾角方向在适当位置施工注水钻孔及分支钻孔；

b.加注系统构建：将液态CO₂储罐、低温液体增压泵、耐低温金属软管、快速接头、高压胶管、分流器及耐低温注水钢管依次连接，压力水由水箱并经增压泵、耐高压注水管路、过滤器和快速接头接入注水管路，液碳、压力水输送分支管路及输送总路安装电磁阀用于后续加注流程控制，在管路适当位置安装安全阀、压力传感器和流量传感器用于流量、压力监测与调控，采用注浆方法对注水钻孔进行封孔；

c.决策及控制系统构建：将计算机智能决策与分析装置通过电缆与PLC控制器连接，PLC控制器经通信电缆与液碳、压力水输送分支管路中的电磁阀连接以控制加注程序启停，同时连接总路电磁阀以控制加注流量和压力，PLC控制器及其所控制的电磁阀由专用电源供给电能，计算机智能决策与分析装置设置在不含其他大型机电装置的硐室内，以确保决策分析过程不受外界电磁信号干扰；

d.应变-温度监测钻孔施工：在煤层适当位置施工应变-温度监测钻孔，将贴服传感光缆的压力测试管送入监测钻孔中，孔口用聚氨酯封闭后进行全孔注浆，使之耦合为一个整体；监测装置经通信光缆与布里渊光时域反射数据采集仪(BOTDR)连接并通过专用电缆将监测信息上传至数据分析及智能决策模块；

e.水分探测钻孔施工：在巷道适当位置施工水分探测钻孔，发射机通过电缆向发射线圈发送脉冲信号，发射线圈向煤层发射激励电磁场，接收机经磁探头同步对地质体感应场信号进行接收，进而分析、反演得到压力水拓展润湿区域的具体信息并通过专用电缆将监测数据上传至数据分析及智能决策模块；

f.液碳加注致裂煤层：液态CO₂加压输送至注水钻孔并致裂煤体，煤体破碎引起压力测试管弯曲下沉，从而使传感光缆产生轴向应变，监测结果经BOTDR数据采集仪初步处理后上传至数据分析及智能决策模块，相应软件分析致裂结果达设定值时下达决策命令至自动控制装置，关闭液碳加注管路电磁阀，停止注碳；

g.压力水加注润湿减尘：煤层自然回温，分布式光纤传感系统监测煤层温度变化信息并控制压力水加注电磁阀启动，进行煤层注水作业；瞬变电磁探测装置监测压力水拓展润湿区域信息并上传至数据分析及智能决策模块，经分析、判断达设定值后下达决策命令至自动控制装置，关闭压力水加注电磁阀并重启液碳加注作业，至此，完成一次液碳-水智能循环加注。

2.根据权利要求1所述的液碳-水智能循环加注致裂增润煤层的注水减尘方法，其特征在于：所述注水钻孔超前工作面50～70m，开孔位置距离底板2.0～2.5m，钻孔直径60～100mm，钻孔间距15～30m，封孔长度＞20m，以确保液碳和水加注时不会大规模泄漏。

3.根据权利要求1所述的液碳-水智能循环加注致裂增润煤层的注水减尘方法，其特征在于：所述应变-温度监测钻孔为超前测孔，内置探测装置在空间上与注水钻孔交叉分布，孔径40～60mm，监测钻孔倾向与风巷的水平夹角为10°～20°，仰角为30°～60°，孔深40～60m；监测钻孔灌注时应选择强度较低且变形参数接近于煤层的浆液。

4.根据权利要求1所述的液碳-水智能循环加注致裂增润煤层的注水减尘方法，其特征在于：所述液碳输送与加注时压力P₁≥2.0MPa，其中：(1～1.2)倍煤层瓦斯压力P_w≤注碳压力P₁＜0.7倍上覆岩层压力P_y，单管注碳流量0.6～1.2m³/h；所述压力水输送与加注时压力P₂不超过8MPa，单管注水流量2.4～4m³/h。

5.根据权利要求1所述的液碳-水智能循环加注致裂增润煤层的注水减尘方法，其特征在于：所述水分探测钻孔，孔深10～20m，测点间距60～80m，在探测钻孔内导入磁探头，发射线圈紧贴煤层放置，发射线圈几何中心点与磁探头重合并通过电缆与发射机连接，磁探头经电缆与接收机连接用于接收监测数据。