中煤科工西安研究院(集团)有限公司杜耀波获国家专利权
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龙图腾网获悉中煤科工西安研究院(集团)有限公司申请的专利一种碎软煤层条带掏煤区域增透方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119434999B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411406036.X,技术领域涉及:E21C45/04;该发明授权一种碎软煤层条带掏煤区域增透方法是由杜耀波;程斌;孙四清设计研发完成,并于2024-10-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种碎软煤层条带掏煤区域增透方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种碎软煤层条带掏煤区域增透方法,该方法利用碎软煤层水平井条带掏煤装置实现,该装置包括从前向后依次同轴相接的前封隔器、节流阀、后封隔器和后向喷嘴;该方法在碎软煤层中或紧邻煤层顶、底板施工水平井下套管,在套管上间隔完成射孔,使用两封隔器在套管内隔离出密闭空间,密闭空间内有射孔且在后封隔器后端存在射孔;节流阀流出水流充满密闭空间后,水流沿射孔流入地层,后经后封隔器后端射孔返回套管与管柱之间的环空,形成水力循环进行掏煤。本发明能在煤巷设计位置进行掏煤形成塑性区,起到增透卸压的作用,配合负压抽采瓦斯,实现条带区域应力降低、弹性能降低、瓦斯含量与压力降低的多重作用。
本发明授权一种碎软煤层条带掏煤区域增透方法在权利要求书中公布了:1.一种碎软煤层条带掏煤区域增透方法,其特征在于,该方法利用碎软煤层水平井条带掏煤装置实现,该装置包括从前向后依次同轴相接的前封隔器、节流阀、后封隔器和后向喷嘴;后向喷嘴后端连接油管,后向喷嘴能向后喷水; 该方法在碎软煤层中或紧邻煤层顶、底板施工水平井,水平段下套管,在套管上间隔射孔,使用前封隔器和后封隔器在套管内隔离出密闭空间,且此段密闭空间内至少包括一组射孔孔眼,在后封隔器后端同样至少存在一组射孔孔眼;前封隔器和后封隔器中间设有节流阀,水流从节流阀中流出,待密闭空间充满水后,水流沿套管射孔孔眼流入地层,后经后封隔器后端射孔孔眼返回套管与管柱之间的环空,形成水力循环,进行掏煤,依次完成所有射孔段掏煤作业,然后重复进行多次掏煤,完成掏煤作业,形成塑性区,释放弹性能、降低局部应力,起到增透效果,利于瓦斯抽采、消突工作; 该方法包括以下步骤: 步骤一,选择增透目标区域:增透目标区域称为条带,条带区域范围是:与巷道等长、宽度为巷道及巷道两帮外侧沿煤层方向各15m~20m的长方形范围,其高度与煤层高度相等; 步骤二,设计目标掏煤量:依据步骤一选定的增透目标区域设计掏煤体积; 步骤三,设计与施工水平井:施工水平井,并下套管固井;所述水平井水平段布置在煤层中、紧邻煤层顶板中或紧邻煤层底板中;若水平井水平段布置在紧邻煤层顶板底板时,水平井水平段与煤层垂距不大于2m;水平井水平段与增透目标区域长度等长;水平井水平段沿煤层倾向向上倾斜; 步骤四,射孔设计与施工:在水平井水平段上均匀设计个射孔段,射孔段开展密集射孔,射孔段长度不大于配套的封隔器胶筒长度,相邻射孔段间距大于封隔器胶筒长度,并介于工具串总长与封隔器总长的12之间;当采用紧邻煤层顶板水平井时,使用水力喷砂定向射孔,定向向下射孔,沟通煤层;当采用紧邻煤层底板水平井时,使用水力喷砂定向射孔,定向向上射孔,沟通煤层; 步骤五,下入碎软煤层水平井条带掏煤装置工具串,工具串下入水平井孔底,第1射孔段位于前封隔器和后封隔器胶筒之间; 步骤六,高压泵连接油管,开启地面高压泵,缓慢升压,开始掏煤,持续水力掏煤30min以上,关闭地面高压泵,第1段掏煤结束; 步骤七,缓慢向后拖动工具串,重复步骤六过程,使前封隔器封堵第1射孔段,第2射孔段位于两封隔器胶筒之间,由第2射孔段入水、第3射孔段出水;此时,由于第1射孔段被封隔器封堵,水流在压力作用下不会向工具串前端流动;同时,在后向喷嘴作用下,环空中一方面形成高速射流,返排煤粉,不会堵塞环空、形成憋泵,另一方面,高速径向射流会在径向形成负压,即在第3射孔段孔眼处形成吸力,有助于煤粉排出;持续水力掏煤30min以上,完成第2段掏煤,关闭高压泵,停止注水; 步骤八,继续拖动工具串,第n射孔段位于两封隔器之间,前封隔器封堵第n-1射孔段,由第n射孔段入水、第n+1射孔段出水,完成所有射孔段掏煤作业; 步骤九,所有射孔段均完成掏煤作业后,将工具串提至垂直井段,停待12-24小时后,重复步骤五-步骤八,进行二次掏煤,二次掏煤完成后,再停待12-24小时,进行第三次掏煤,重复上述步骤,直至掏煤量达到设计值或掏煤效率明显降低后,提出工具串,完成掏煤作业; 步骤十,掏煤作业完成后,煤层逐渐变形,填补掏煤区域,形成塑性区,释放弹性能、降低局部应力,起到增透效果,以利于瓦斯抽采、消突工作。
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