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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开了一种地面垂直钻井单井流态化采矿方法，包括建井施工、水力开采及煤水混合物的上井等步骤。本地面垂直钻井单井流态化采矿方法只需控制进入高压输水外管的压力水保持持续高压，即可使一部分高压水经水力破煤喷嘴喷出形成高压水射流、对待采煤层在圆周范围内进行水力切割，另一部分高压水在高压输水外管底端的反流空间发生反流、并经射流喷嘴进一步增压后进入喉管段使返渣通道内形成负压环境的压力差，煤水混合物即可经煤水混合物吸入口和返渣通道被吸入输煤内管、并在进一步增压的高压水的驱动下沿输煤内管上井，可实现水力开采的同时稳定提升煤水混合物，特别适用于对松软煤层进行开采。

主权项：1.一种地面垂直钻井单井流态化采矿方法，其特征在于，所使用的地面垂直钻井单井流态化采矿系统包括水力开采及提升部分，水力开采及提升部分包括双壁高压输运管2、水力破煤喷嘴3和增压射流输运装置5；双壁高压输运管2的顶部夹持安装在输运管旋转装置上、并通过输运管旋转装置架设安装在采煤竖井1的井口位置，双壁高压输运管2或输运管旋转装置上还设有输运管升降控制装置，双壁高压输运管2是双层套管结构、包括输煤内管22和高压输水外管21，高压输水外管21包括与其底端密闭固定连接的封堵底板，高压输水外管21顶部的压力水输入端通过滑环结构与高压注水管的输出端密封安装连接，高压注水管的输入端通过高压注水泵与储水罐密闭连通连接，喷射方向沿高压输水外管21径向方向设置的水力破煤喷嘴3固定安装在高压输水外管21的底部、且水力破煤喷嘴3与高压输水外管21的内腔连通，水力破煤喷嘴3的下方还设有贯穿高压输水外管21外壁的煤水混合物吸入口4，输煤内管22顶端的返渣输出端通过滑环结构与返渣管的输入端密封安装连接，返渣管的输出端与固液分离装置连接；增压射流输运装置5固定安装在输煤内管22的底端，增压射流输运装置5的底端与高压输水外管21的封堵底板之间形成反流空间，增压射流输运装置5自下而上包括同轴设置的射流喷嘴51和文丘里管段，文丘里管段自下而上包括喉管段52和上大下小的扩散管段53，射流喷嘴51的底端与反流空间连通、射流喷嘴51的顶端与喉管段52的底端密闭连通，扩散管段53的顶端与输煤内管22的内腔底端密闭对接连接，增压射流输运装置5上还设有与喉管段52连通的返渣通道，返渣通道与煤水混合物吸入口4密闭连通、且返渣通道的中轴线与射流喷嘴51的中轴线之间的夹角是锐角；地面垂直钻井单井流态化采矿方法具体包括以下步骤：a.建井施工：在确定待采煤层的埋深、厚度及大致范围的基础上，在地面施工开拓采煤竖井1，布置高压注水泵、储水罐和固液分离装置，根据待采煤层的埋深及厚度确定双壁高压输运管2的长度后向采煤竖井1中下入双壁高压输运管2、并使水力破煤喷嘴3位于待采煤层的埋深范围内，将双壁高压输运管2通过输运管旋转装置架设安装在采煤竖井1的井口位置后，连接返渣管和高压注水管；b.水力开采及煤水混合物的上井：先控制输运管升降控制机构使水力破煤喷嘴3上升至待采煤层的埋深范围上限位置，然后依次启动高压水泵和输运管旋转装置，输运管旋转装置带动双壁高压输运管2按设定的速度慢速回转的同时控制输运管升降控制机构按设定的速度匀速慢速下降，直至水力破煤喷嘴3下降至待采煤层的埋深范围下限位置，完成一次开采过程，开采过程中储水罐中的水经高压水泵增压后通过高压注水管进入高压输水外管21，一部分高压水经水力破煤喷嘴3喷出形成高压水射流、对待采煤层在圆周范围内进行水力切割，被水力切割下的煤岩与水混合呈流态化沉降，另一部分高压水在高压输水外管21底端的反流空间进行反流、并经射流喷嘴51进一步增压后进入喉管段52，使返渣通道内形成负压环境，煤水混合物液面没过煤水混合物吸入口4时煤水混合物经煤水混合物吸入口4和返渣通道被吸入喉管段52、并与进一步增压的高压水混合形成混合流体在喉管段52中高速流动，混合流体通过扩散管段53后高压水流携带细煤颗粒沿输煤内管22向上流动上井、并经返渣管进入固液分离装置进行固液分离；控制输运管升降控制机构使水力破煤喷嘴3上升至待采煤层的埋深范围上限位置后，再次进行开采，以此类推，直至完成开采范围内的煤体开采。

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