专利摘要

本发明公开了一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，包括碎煤系统、运输系统、管道充填系统。根据煤层的地质条件以及煤层本身的特性，选择一种以高压水为动力，对煤层产生高强度冲击力，致使煤层发生断裂、成块以及破碎。破碎的固体煤伴随着高压水呈流态化状态，通过在区段的下顺槽布置管道，将流态化的碎煤通过管道泵送到地表，完成煤炭资源的开采。待一个巷道的煤破碎、运输完毕，封闭条带的下出口，在区段上顺槽布置充填管道，采用俯充的方式对巷道进行充填其中在整个区段内采用间隔跳采的方式开采煤层。本发明减少投入设备成本的同时，有效的控制因开采影响导致上覆岩层的移动，加强了资源的合理化利用。

权利要求

1.一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，其特征是：包括碎煤系统、运输系统、管道充填系统；

所述碎煤系统包括将带有侧孔的螺旋钻钻入煤层中，通过螺旋钻的旋转将钻孔中的煤旋转采出，通过螺旋钻的侧孔施加高压水对钻孔两侧的煤层产生冲击力，将煤层断裂、成块、破碎，碎煤通过螺旋钻旋转采出；

所述运输系统是指将呈流态化状态的碎煤通过管道泵送到地表，流态化的碎煤从条带的下出口进入布置在下顺槽中的碎煤的运输管道中，通过运输管道泵送到地面；

所述管道充填系统包括通过在区段的上顺槽布置充填管道，当一个采煤条带开采完毕封闭条带的下出口，采用俯充的方式对整个条带进行充填。

2.根据权利要求1所述的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，其特征在于，泵送流态化碎煤的运输管道的端头连接在条带的下出口处的弧状漏斗下端，经螺旋钻和高压水采出的流态化碎煤首先从条带的下出口进入弧状漏斗中，然后通过漏斗的底部进入运输管道中，通过运输管道泵送到地面。

3.根据权利要求1所述的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，首先根据煤层的地质条件和胶结充填体的物理性质，选择一种可以破碎煤和不能断裂胶结充填体的高压水压，即应满足如下公式：

f_煤＜F＜f_体

式中：f_煤为煤的坚固性系数；

F为高压水产生的冲击力；

f_体为胶结充填体的坚固性系数；

第二步，自工作面的下顺槽向上顺槽开始使用螺旋钻掘进出煤，在螺旋钻旋转采煤的过程中，通过在螺旋钻的侧孔施加大于煤层本身的强度的高压水冲击力将煤层破碎，随着螺旋钻的螺纹将煤炭采出；

第三步，采用同样的方法间隔开采第二个条带工作面，当第二个条带工作面充填完毕，开始开采间隔跳过的条带煤层；

第四步，螺旋钻和高压水冲击采出的流态化碎煤首先进入条带下出口的弧状漏斗中，其中运输管道与弧状漏斗底端相连接，碎煤经过弧状漏斗直接进入运输管道中被泵送到地表；

第五步，当一个条带的煤开采完毕后，对整个条带进行胶结充填；首先将靠近下顺槽的条带出口封闭，在工作面的上顺槽布置充填管道，沿着整个条带从上顺槽向下顺槽充填；

第六步，待整个条带充填工艺完成，重复第二步至第六步，采用跳采的方式开采整个煤层。

4.根据权利要求1所述的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，其特征在于所述的倾斜煤层的倾角大于8°，煤层厚度小于1.3m。

5.根据权利要求1所述的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，其特征在于所述的开采条带的长度在150m之内。

6.根据权力要求1所述的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，其特征在于所述条带充填采用胶结充填的方式充填条带。

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭资源充填开采技术领域，尤其涉及一种倾斜薄煤层利用高压水精准碎煤的充填开采方法。

背景技术

目前，随着煤炭资源的高强度开采，东部浅部煤质条件较好的煤炭资源逐渐枯竭，遗留下的煤质条件较差的薄煤层以及“三下”的压煤仍然很严重，其中开采薄煤层的条件下限制了充填综采设备使用，使得解放“三下”条件下的薄煤层面临着严峻的挑战。

充填开采技术在进行岩层移动控制、地表沉陷控制以及固体废弃物处理具有显著的技术优势，其中对于“三下”薄煤层开采，工作面无法布置普通的综采充填设备时，探索一种可以在充填的基础上，利用高压水将煤炭资源破碎并通过螺旋钻旋转采出的方法对“三下”的薄煤层开采具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，解决薄煤层在充填开采条件下，减少煤炭资源的损失的同时，有效的控制上覆岩层的移动。

技术方案：一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，其特征是：包括碎煤系统、运输系统、管道充填系统。

所述碎煤系统包括通过带有侧孔的螺旋钻钻入煤层中，通过螺旋钻的旋转将钻孔中的煤旋转采出，钻孔两侧的煤通过侧孔施加高压水对煤层产生冲击力将煤层断裂、成块、破碎，碎煤通过螺旋钻旋转采出。

所述运输系统是指将呈流态化状态的碎煤通过管道泵送到地表。其中泵送流态化碎煤的运输管道端头连接在条带的下出口处的弧状漏斗下端。经螺旋钻和高压水采出的流态化碎煤首先从条带的下出口进入弧状漏斗中，然后通过漏斗的底部进入运输管道中，通过运输管道泵送到地面。

所述管道充填系统包括通过在区段的上顺槽布置充填管道，当一个采煤条带开采完毕封闭条带的下出口，采用俯充的方式对整个条带进行充填。

本发明专利的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，包括如下步骤：

第一步，首先根据煤层的地质条件和胶结充填体的物理性质，选择一种可以破碎煤和不能断裂胶结充填体的高压水压，即应满足如下公式：

f_煤＜F＜f_体

式中：f_煤为煤的坚固性系数(普氏系数)；

F为高压水产生的冲击力；

f_体为胶结充填体的坚固性系数(普氏系数)；

第二步，自工作面的下顺槽向上顺槽开始使用螺旋钻掘进出煤，在螺旋钻旋转采煤的过程中，通过在螺旋钻的侧孔施加大于煤层本身的强度的高压水冲击力将煤层破碎，随着螺旋钻的螺纹将煤炭采出。

第三步，采用同样的方法间隔开采第二个条带工作面，当第二个条带工作面充填完毕，开始开采间隔跳过的条带煤层。

第四步，对于螺旋钻和高压水冲击采出的流态化碎煤首先进入条带下出口的弧状漏斗中，其中运输管道与弧状漏斗底端相连接，碎煤经过弧状漏斗直接进入运输管道中被泵送到地表。

第五步，当一个条带的煤开采完毕后，对整个条带进行胶结充填。首先将靠近下顺槽的条带出口封闭，在工作面的上顺槽布置充填管道，沿着整个条带从上顺槽向下顺槽充填。

第六步，待整个条带充填工艺完成，重复第二步至第六步，采用跳采的方式开采整个煤层。

所述的倾斜煤层的倾角大于8°，煤层厚度小于1.3m。

所述的开采条带的长度在150m之内，便于钻杆有效的进入煤层。

所述条带充填采用胶结充填的方式充填条带。

有益效果：本发明公开了一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，将充填开采技术与高压水碎煤技术相结合，既能将“三下”条件下的薄煤层顺利采出，又能有效的控制上覆岩层的移动，减少地面的变形。同时煤炭资源在采出的过程中被水浸湿，减少了井下的煤尘的污染，改善了井下工作环境，实现井下煤炭资源的绿色、安全开采。本发明方法新颖，集采煤、充填、降尘于一体，在薄煤层充填开采方面具有显著的技术优势，具有显著的推广价值。

附图说明

图1为本发明的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法条带开采布置图。

图2为本发明的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法条带间隔布置图。

图中：1-螺旋钻；2-运输管道；3-充填管道；4-碎煤；5-区段上顺槽；6-区段下顺槽；7-胶结充填体；8-煤体；9-弧状漏斗。

具体实施方式

本发明公开了一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，包括碎煤系统、运输系统、管道充填系统。根据煤层的地质条件以及煤层本身的特性，如煤的硬度、倾角、厚度，选择一种以高压水为动力，对煤层产生高强度冲击力，致使煤层发生断裂、成块以及破碎。破碎的固体煤伴随着高压水呈流态化状态，通过在区段的下顺槽布置管道，将流态化的碎煤通过管道泵送到地表，完成煤炭资源的开采。待一个巷道的煤破碎、运输完毕，封闭条带的下出口，在区段上顺槽布置充填管道，采用俯充的方式对巷道进行充填其中在整个区段内采用间隔跳采的方式开采煤层。本发明为提供一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，减少投入设备成本的同时，有效的控制因开采影响导致上覆岩层的移动，加强了资源的合理化利用。

下面结合附图对本发明的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法进行详细描述。

如图1、2所示，一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，包括碎煤系统、运输系统、管道充填系统。

所述碎煤系统包括通过带有侧孔的螺旋钻1钻入煤层中，通过螺旋钻1的旋转将钻孔中的煤旋转采出，通过侧孔施加高压水对钻孔两侧的煤体8产生冲击力，将煤层断裂、成块、破碎，碎煤4通过螺旋钻旋转采出。所使用的带有侧孔的螺旋钻，是通过在钻杆边界施加水流孔，钻杆中心有一高压水流通道与该水流孔连通。

所述运输系统是指将呈流态化状态的碎煤4通过运输管道2泵送到地表。其中泵送流态化碎煤4的运输管道2端头连接在条带的下出口处的弧状漏斗9下端。经螺旋钻1和高压水采出的流态化碎煤4首先从条带的下出口进入弧状漏斗9中，然后通过弧状漏斗9的底部进入运输管道2中，通过运输管道2泵送到地面。

所述管道充填系统包括通过在区段上顺槽5布置充填管道3，当一个采煤条带开采完毕封闭条带的下出口，采用俯充的方式对整个条带进行充填。

本发明专利的一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法，包括如下步骤：

第一步，首先根据煤层的地质条件和胶结充填体7的物理性质，选择一种可以破碎煤和不能断裂胶结充填体7的高压水压，即应满足如下公式：

f_煤＜F＜f_体

式中：f_煤为煤的坚固性系数(普氏系数)；

F为高压水产生的冲击力；

f_体为胶结充填体的坚固性系数(普氏系数)；

第二步，自区段的下顺槽6向区段上顺槽5开始使用螺旋钻1掘进出煤，在螺旋钻1旋转采煤的过程中，通过在螺旋钻的侧孔施加大于煤层本身的强度的高压水冲击力将煤层破碎，随着螺旋钻的螺纹将煤炭采出。

第三步，采用同样的方法间隔开采第二个条带工作面，当第二个条带工作面充填完毕，开始开采间隔跳过的条带煤层。

第四步，对于螺旋钻1和高压水冲击采出的流态化碎煤4首先进入条带下出口的弧状漏斗9中，其中运输管道2与弧状漏斗9底端相连接，碎煤4经过弧状漏斗9直接进入运输管道2中被泵送到地表。

第五步，当一个条带的煤开采完毕后，对整个条带进行胶结充填。首先将靠近区段下顺槽6的条带出口封闭，在区段的上顺槽5布置充填管道3，沿着整个条带从区段上顺槽5向区段下顺槽6充填。

第六步，待整个条带充填工艺完成，重复第二步至第六步，采用跳采的方式开采整个煤层。

所述的倾斜煤层的倾角大于8°，煤层厚度小于1.3m。

所述的开采条带的长度在150m之内，便于钻杆有效的进入煤层。

所述条带充填采用胶结充填的方式充填条带。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

一种倾斜煤层的高压水精准碎煤充填开采方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。