用于薄煤层底板的破碎方法

文档序号:1961998 发布日期:2021-12-14 浏览:10次 >En<

阅读说明:本技术 用于薄煤层底板的破碎方法 (Crushing method for thin coal seam floor ) 是由 胡滨 张晓� 雷顺 杜龙飞 方铭 祝凌甫 伊丙鼎 顾士超 孙明清 高新宁 于 2021-07-29 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种用于薄煤层底板的破碎方法,包括以下步骤:通过钻孔装置对薄煤层底板进行钻孔,形成孔洞;通过液体输出装置向所述孔洞内部输出高压液体,钻孔装置对薄煤层底板完成初步破碎后,通过液体输出装置向孔洞内部输出高压液体,通过高压液体对孔洞周围的薄煤层底板进行冲击,水压对孔洞周围的薄煤层底板起到了进一步压裂的效果,更有效地破坏了薄煤层底板的完整性,更有利于薄煤层底板的破碎工作,从而保证了合理的开采高度,提高薄煤层的开采效率,同时由于高压液体进入压裂裂隙中,使得采煤机截割底板岩石时粉尘浓度大为下降,降低了开采现场的粉尘浓度,改善了施工环境。(The invention provides a crushing method for a thin coal seam floor, which comprises the following steps: drilling a thin coal seam bottom plate through a drilling device to form a hole; the high-pressure liquid is output to the inside of the hole through the liquid output device, after the drilling device finishes primary crushing on the thin seam floor, the high-pressure liquid is output to the inside of the hole through the liquid output device, the thin seam floor around the hole is impacted through the high-pressure liquid, the water pressure plays a role in further fracturing on the thin seam floor around the hole, the integrity of the thin seam floor is damaged more effectively, the thin seam floor crushing work is facilitated, the reasonable mining height is ensured, the mining efficiency of the thin seam is improved, meanwhile, the high-pressure liquid enters a fracturing fracture, the dust concentration is greatly reduced when the coal mining machine cuts the floor rock, the dust concentration of a mining site is reduced, and the construction environment is improved.)

用于薄煤层底板的破碎方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域,尤其涉及一种用于薄煤层底板的破碎方法。

背景技术

我国薄煤层资源分布十分广泛,储量丰富,地下开采时厚度1.3m以下的煤层一般称为薄煤层,我国作为世界上重要的产煤基地,在厚煤层综采、综放开采方面取得了重大突破,然而在薄煤层综采方面却是一个相对薄弱环节,其主要的客观原因是薄煤层开采空间小,采高不合理,导致开采效率低下,最终致使大量薄煤层煤炭资源处于搁置状态。

在薄煤层的开采过程中为了保证合理的开采高度,发明人曾采取采煤机割破底板岩石的方法,以拓宽开采空间,许多矿区煤层底板岩石较硬,采煤机滚筒截齿消耗量非常大,平均每刀煤需要更换多个截齿,而且在割破过程中对采煤机的机身、摇臂等部件造成极大损害,设备故障率较高,同时由于割岩导致作业现场粉尘浓度严重超标、工人劳动强度大,单班循环进尺少,不利于实现高效开采。

发明内容

本发明提供了一种用于薄煤层底板的破碎方法,以解决现有技术中的薄煤层难以保证合理的开采高度以提高薄煤层开采效率的问题。

本发明提供的用于薄煤层底板的破碎方法,包括以下步骤:

通过钻孔装置对薄煤层底板进行钻孔,形成孔洞;

通过液体输出装置向所述孔洞内部输出高压液体。

进一步地,在步骤“通过液体输出装置向所述孔洞内部输出高压液体”前,通过第一封堵件对所述孔洞的高压液体输出位置的靠近所述孔洞的洞口的一侧进行封堵。

进一步地,在步骤“通过液体输出装置向所述孔洞内部输出高压液体”前,通过第二封堵件对所述孔洞的高压液体输出位置的远离所述孔洞的洞口的一侧进行封堵。

进一步地,所述第一封堵件和/或所述第二封堵件包括柔性囊体,所述柔性囊体连通第一泵体,通过所述第一泵体向所述柔性囊体输出气体使所述柔性囊体膨胀,直至所述柔性囊体的外径与所述孔洞的孔径配合。

进一步地,所述第一泵体包括手动压力泵。

进一步地,在步骤“通过液体输出装置向所述孔洞内部输出高压液体”前,在所述孔洞内的所述第一封堵件和所述第二封堵件之间的位置,沿所述孔洞的径向进行切槽,形成凹槽。

进一步地,所述凹槽为环绕所述孔洞的环形结构。

进一步地,所述钻孔装置包括钻具本体和切刀,所述切刀活动连接于所述钻具本体并可收纳于所述钻具本体的内部,所述切刀用于切槽以形成所述凹槽。

进一步地,所述钻孔装置还包括滑轨和喷水机构,所述钻具本体滑动连接于所述滑轨,所述喷水机构用于在所述钻具本体进行钻孔工作时进行喷水。

进一步地,所述液体输出装置包括喷水管道和第二泵体,喷水管道的输入端连通水源,喷水管道的输出端用于将高压液体输出至所述孔洞,所述第二泵体用于对所述喷水管道内的液体进行加压,具体地,所述第二泵体包括高压泵体。

本发明的提供的用于薄煤层底板的破碎方法的有益效果为:

通过钻孔装置对薄煤层底板进行钻孔,形成孔洞,钻孔装置对薄煤层底板完成初步破碎后,通过液体输出装置向孔洞内部输出高压液体,通过高压液体对孔洞周围的薄煤层底板进行冲击,水压对孔洞周围的薄煤层底板起到了进一步压裂的效果,更有效地破坏了薄煤层底板的完整性,更有利于薄煤层底板的破碎工作,从而保证了合理的开采高度,提高薄煤层的开采效率,同时由于高压液体进入压裂裂隙中,当后续采用采煤机等设备对底板岩石进一步进行截割工作时产生的粉尘浓度大为下降,降低了开采现场的粉尘浓度,改善了施工环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例一的用于薄煤层底板的破碎方法的工作流程示意图;

图2是在执行实施例一的钻孔步骤时的薄煤层底板的结构示意图;

图3是在执行实施例一的封堵步骤时的薄煤层底板的结构示意图;

图4是在执行实施例一的高压水输出步骤时的薄煤层底板的结构示意图;

图5是实施例二的钻孔装置的结构俯视示意图;

图6是实施例二的喷水管道的截面结构示意图;

图7是图6的A-A截面结构示意图;

附图标记说明:

1、钻孔装置;11、钻具本体;12、切刀;13、滑轨;14、喷水机构;2、液体输出装置;21、喷水管道;211、通孔;22、高压泵体;3、第一封堵件;4、第二封堵件;5、手动压力泵;51、压力表;52、胶管;6、凹槽;7、薄煤层底板;8、孔洞。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合发明中的附图,对发明中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“第一方面实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1-图7描述本发明提供的用于薄煤层底板的破碎方法。

如图1-图4所示,本发明的实施例一提供了一种用于薄煤层底板的破碎方法,包括以下步骤:

步骤一:通过钻孔装置1对薄煤层底板7进行钻孔,形成孔洞8;

步骤二:通过液体输出装置2向孔洞8内部输出高压液体。

工作原理为:通过钻孔装置1对薄煤层底板7进行钻孔,形成孔洞8,钻孔装置1对薄煤层底板7完成初步破碎后,通过液体输出装置2向孔洞8内部输出高压液体,通过高压液体对孔洞8周围的薄煤层底板7进行冲击,高压液体进入压裂裂隙,水压对孔洞8周围的薄煤层底板7起到了进一步压裂的效果,更有效地破坏了薄煤层底板7的完整性。

根据本实施例,在步骤“通过液体输出装置2向孔洞8内部输出高压液体”前,通过第一封堵件3对孔洞8的高压液体输出位置的靠近孔洞8的洞口的一侧进行封堵。可避免高压液体在对孔洞8需要进行压裂的位置进行作用时从孔洞8漏出而降低压裂效果。

根据本实施例,在步骤“通过液体输出装置2向孔洞8内部输出高压液体”前,通过第二封堵件4对孔洞8的高压液体输出位置的远离孔洞8的洞口的一侧进行封堵。通过第一封堵件3和第二封堵件4共同对孔洞8需要进行压裂的位置形成封隔段,保证了压裂效果的同时,提高了压裂作用的精准度,避免高压液体作用孔洞8的其他不需要进行压裂的位置。

根据本实施例,第一封堵件3和第二封堵件4均包括多个柔性囊体,柔性囊体连通第一泵体,通过第一泵体向柔性囊体输出气体使柔性囊体膨胀,直至柔性囊体的外径与孔洞8的孔径配合。具体地,柔性囊体的材料为橡胶,在无需进行封堵时,在释放柔性囊体内的液体或气体等介质后便于携带。

根据本实施例,第一泵体包括手动压力泵5。手动压力泵5的输出压力即可满足柔性囊体膨胀的需求,结构简单,成本低,且易于根据工作需要来对压力输出启停的控制,便于工作人员在压力输出的过程中检查第一封堵件3或第二封堵件4的密闭性。

具体地,柔性囊体通过胶管52可拆卸连通手动压力泵5。

根据本实施例,在步骤“通过液体输出装置2向孔洞8内部输出高压液体”前,在孔洞8内的第一封堵件3和第二封堵件4之间的位置,沿孔洞8的径向对薄煤层底板7进行切槽,形成凹槽6。可理解地,切槽工作在利用第一封堵件3和第二封堵件4进行封堵的工作前进行,在高压液体输出位置进行切槽工作,也可以在高压液体输出位置的附近进行切槽工作,为避免切槽位置与第一封堵件3或第二封堵件4的位置重合,具体的切槽工作步骤为:先确定第一封堵件3和第二封堵件4的设置位置,将切槽位置设置于第一封堵件3的设置位置和第二封堵件4的设置位置之间,完成凹槽6后,再进行第一封堵件3和第二封堵件4的封堵工作。通过先将薄煤层底板7进行切槽,再通过高压液体压裂凹槽6的位置,在高压液体的作用下,薄煤层底板7从凹槽6向凹槽6的四周产生网状裂纹,进一步提高了对薄煤层底板7的压裂效果。

根据本实施例,凹槽6为环绕孔洞8的环形结构。使压裂效果更均匀。

可理解地,钻孔装置1、手动压力泵5和液体输出装置2均设有可供工作人员操控的人机交互模块,且手动压力泵5设有可供工作人员观察的压力表51。

具体地,为保证破碎效果,可采用以下布置方法进行钻孔装置1的钻孔起始端即钻孔的布置:分别在工作面切眼、运输顺槽、回风顺槽对薄煤层底板岩石布置多个钻孔,钻孔装置1的钻孔起始端即钻孔孔口位置距煤层底板0.4m,切眼长度为200m,钻孔与钻孔之间的间距为10m,以保证压裂液在压裂网络中贯通流动,在工作面切眼处形成19个钻孔,孔长60m,上下两个顺槽每侧6个钻孔,钻孔间距为15m,钻孔长度分别呈25m、35m、45m、55m、65m、75m和85m,两个顺槽的钻孔合计12个,总计31个钻孔。

如图5-图7所示,本实施例二提供了一种钻孔装置1,本实施例的钻孔装置1应用于实施例一的钻孔和切槽工作,钻孔装置1包括钻具本体11和切刀12,切刀12活动连接于钻具本体11并可收纳于钻具本体11的内部,切刀12用于切槽以形成凹槽6。具体地,钻具本体11通过转动完成钻孔工作,钻具本体11的侧面设有空腔,切刀12铰接于空腔,通过钻具本体11内部的驱动件的驱动作用使切刀12绕铰接端为轴转动,从而完成伸缩,在钻具本体11移动到孔洞8中的需要进行切槽的位置时,切刀12从钻具本体11内部伸出,在钻具本体11的转动作用下,切刀12可完成环形结构的凹槽6的切割工作。

根据本实施例,钻孔装置1还包括滑轨13和喷水机构14,钻具本体11滑动连接于滑轨13,喷水机构14用于在钻具本体11进行钻孔工作时进行喷水。具体地,喷水机构14包括设置于钻具本体11的输液管,输液管的输出端位于钻具本体11的中心,水能将钻孔过程中产生的部分粉尘以水流方式带离孔洞8,且能对钻具本体11起降温和润滑作用,使钻孔工作更稳定,也能提高钻具本体11的寿命,通过搬动滑轨13,可灵活调整滑动连接于滑轨13的钻具本体11。

根据本实施例,液体输出装置2包括喷水管道21和第二泵体,喷水管道21的输入端连通水源,喷水管道21的输出端用于将高压液体输出至孔洞8,第二泵体用于对喷水管道21内的液体进行加压,具体地,第二泵体包括高压泵体22。水源的液体在高压液泵的作用下被引流至喷水管道21并以高压喷出的方式从喷水管道21的输出端喷出,具体地,喷水管道21的输出端位于第一封堵件3和第二封堵件4之间的位置,具体地,如图6-图7所示,第一封堵件3和第二封堵件4为圆环结构的柔性囊体,第一封堵件3和第二封堵件4套设于喷水管道21,即第一封堵件3和第二封堵件4的内缘与喷水管道21的外缘过盈配合,喷水管道21的输出端为设置于喷水管道21的管壁的通孔211,利用手动压力泵5为柔性囊体加压使柔性囊体膨胀挤压钻孔孔壁,达到封孔目的,然后开动高压泵体22注水,喷水管道21与高压泵体22的输出端通过内外螺纹紧密链接,以避免漏水卸压,高压水从喷水管道21的通孔211输出至第一封堵件3和第二封堵件4形成的封闭空腔内,高压水在提前开好的钻孔孔壁凹槽6内进一步压裂扩展裂纹,向岩体内部渗透挤压进一步形成新的裂隙网络,破坏了薄煤层底板7的完整性,使得薄煤层底板7易于切割。

具体地,在本实施例中,钻孔装置1还包括风力驱动机构,风力驱动机构连接于钻具本体11,风力驱动机构通过产生风能来推动钻具本体11沿孔洞8的轴线在滑轨13上往复移动,风力驱动机构在起驱动作用的过程中,会产生使钻具本体11在钻孔过程中产生的粉尘向外排放的气流,便于对孔洞8内部的清洁工作。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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