【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于流态化采煤，尤其涉及一种激光-电脉冲-水射流协同作用的流态化采煤装置及方法。
技术介绍
1、随着全球能源需求的持续增长，深部固体矿产资源的开采变得日益关键。传统开采方式存在效率低下、运输成本高、环境破坏严重以及工人安全难以保障等问题。特别是在深部资源开采中，地质条件的复杂性、岩层压力的巨大以及煤层透气性的不足，进一步增加了开采的难度。
2、在此背景下，激光技术、电脉冲技术和高压水射流技术作为新兴技术，在煤矿开采领域展现出巨大潜力。激光技术以其高精度、高效率和无污染的优势，在煤层射孔和切割方面发挥重要作用。电脉冲技术，尤其是电脉冲可控冲击波技术，通过在水中高压放电或金属丝电爆炸产生冲击波，有效增强煤层的透气性，提升采煤效率。高压水射流技术则凭借其强大的切割、清洗和输送能力，在岩层破裂、煤层清洗、煤矸石处理以及预防瓦斯爆炸等方面表现卓越。
3、尽管上述技术在煤矿开采中取得了一定进展，但它们在单独应用时仍面临局限性，难以完全满足深部开采的复杂需求。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种激光-电脉冲-水射流协同作用的流态化采煤装置及其使用方法，开发了一种能够整合激光、电脉冲和高压水射流技术，实现高效、安全、环保的深部采煤技术，对于提高开采效率、降低成本、减少环境影响以及保障工人安全具有重要的创新意义和应用价值。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种激光-电脉冲-水射流协同作用的流态化采煤装置，包括：>
3、瓦斯抽采系统，用于在采煤过程中抽采瓦斯；
4、激光射孔系统，用于通过激光器对煤层进行射孔；
5、高压电脉冲致裂系统，用于通过高压电脉冲对相邻两个射孔之间的待压裂煤体进行压裂，得到破碎煤体和待破碎煤体；
6、水射流破煤系统，用于对所述待破碎煤体进行水力切割，得到煤岩混合物；
7、流态化采煤系统，用于将煤岩混合物输送到地面沉淀池内，完成煤矿开采；
8、回填系统，用于将沉淀池中所分离的矸石混合砂浆对采空区进行回填。
9、优选地，所述瓦斯抽采系统包括：瓦斯抽采孔、储气罐、封堵单元；
10、其中，所述瓦斯抽采孔与所述储气罐密闭连接，所述封堵单元用于封堵所述瓦斯抽采孔。
11、优选地，所述激光射孔系统包括：激光器、光纤、激光头；
12、其中，所述激光头通过所述光纤与所述激光器连接。
13、优选地，所述高压电脉冲致裂系统包括：高压电脉冲放电装置、高压电缆、针式高压电极、针式低压电极；
14、其中，高压电缆的一端分别与针式高压电极、针式低压电极密闭连接，另一端与高压电脉冲放电装置的输出端口密闭连接。
15、优选地，所述水射流破煤系统包括：储水罐、高压水泵、高压水管、多向旋转接头、高压射流器；
16、其中，所述高压水管的输入端通过高压水泵与储水罐密闭连接，所述高压水管的输出端通过多向旋转接头与高压射流器密闭连接。
17、第二方面，本专利技术提供了一种激光-电脉冲-水射流协同作用的流态化采煤装置的使用方法，包括以下步骤：
18、获取煤岩样的基本参数，结合待开采煤层的煤层参数，制定流态化开采方案；
19、根据所述流态化开采方案，施工提升竖井，并在井口进行瓦斯抽采；
20、根据激光射孔垂直间距在光纤不同水平位置安装激光头，通过激光器对煤层进行射孔；
21、对竖向相邻的两个射孔之间的待压裂煤体进行压裂，直至煤体整体垮落；
22、利用吸浆泵将破碎的煤岩混合物流态化输送到地面沉淀池内，通过沉淀池分离所述煤岩混合物，得到煤和矸石混合砂浆；
23、通过矸石输送管将所述矸石混合砂浆对采空区进行回填。
24、第三方面，本专利技术还公开了一种计算机装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现第二方面所述方法的步骤。
25、第四方面，本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第二方面所述方法的步骤。
26、第五方面，本专利技术还公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第二方面所述方法的步骤。
27、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
28、本专利技术提供了一种激光-电脉冲-水射流协同作用的流态化采煤装置，包括：瓦斯抽采系统，用于在采煤过程中抽采瓦斯；激光射孔系统，用于通过激光器对煤层进行射孔；高压电脉冲致裂系统，用于通过高压电脉冲对相邻两个射孔之间的待压裂煤体进行压裂，得到破碎煤体和待破碎煤体；水射流破煤系统，用于对所述待破碎煤体进行水力切割，得到煤岩混合物；流态化采煤系统，用于将煤岩混合物输送到地面沉淀池内，完成煤矿开采；回填系统，用于将沉淀池中所分离的矸石混合砂浆对采空区进行回填。
29、本专利技术借助激光的能量高、衰减小、方向精准等特点，实现激光在远距离煤层中的定位射孔，以便后续高压电脉冲对煤体进行破碎。本专利技术通过利用高压电脉冲对煤层进行破碎，不会污染、伤害煤层，电脉冲致裂煤体的过程中，能量主要集中在冲击波上，通过冲击波对煤体进行致裂，由于冲击波的传播速度快、作用时间短，能够在短时间内将大量能量传递给煤体，从而实现高效的致裂效果。同时电脉冲装置可以对水平方向上相邻两个射孔进行重复放电，随冲击波作业次数的增加，煤体的破碎程度升高，电脉冲致裂能够精确控制能量输入和作用时间，从而提高破煤效率。
30、相较于传统的水射流采煤技术，本专利技术采用激光、电脉冲、水射流协同作用下的采煤技术能够实现对煤层的精确打孔、高效破碎，同时在采煤过程中可以根据采煤需求灵活调整各种参数，不仅极大的减少了水资源的浪费，而且还为后续水力采煤节省了大量工作量，显著提高了采煤效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种激光-电脉冲-水射流协同作用的流态化采煤装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
6.一种激光-电脉冲-水射流协同作用的流态化采煤方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.一种计算机装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求6所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求6所述方法的步骤。
9.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求6所述方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种激光-电脉冲-水射流协同作用的流态化采煤装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
6.一种激光-电脉冲-水射流协同作用的流态化采煤方法，其特征在于，包括以下步骤：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：张超林，刘文康，王恩元，刘晓斐，李忠辉，殷山，代艺锦，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。