[發(fā)明專利]一種急傾斜特厚煤層頂煤綜合弱化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310152934.2
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103233738A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 來興平;李林耀;單鵬飛;崔峰;曹建濤;漆濤;陳建強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: E21C39/00
• 分類號: E21C39/00;E21C41/16
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于采礦工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種急傾斜特厚煤層頂煤綜合弱化方法。

背景技術(shù)

對于急傾斜特厚煤層（煤層傾角45°以上，煤層厚度8m以上），現(xiàn)有的水平綜采放頂煤工藝中關(guān)鍵一步是對頂煤的弱化與破碎，尤其是對于堅硬頂板的大面積懸空，目前主要通過架前打眼放炮或提前深孔爆破實(shí)現(xiàn)頂煤的弱化，出于安全考慮，目前國家安監(jiān)局對炸藥在井下的使用做了相關(guān)限制，而且對于堅硬厚煤層，過度依賴爆破手段會對巷道的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。另外，爆破過程中煤層中的H₂S等酸性氣體會大量釋放，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種急傾斜特厚煤層頂煤綜合弱化方法。該方法首先對鉆孔進(jìn)行爆破，然后采用注入堿性介質(zhì)懸浮液的方式使堿性介質(zhì)懸浮液滲透入煤層中，由于所采用堿性介質(zhì)具有一定的膨脹性，既能促進(jìn)爆破煤體裂隙進(jìn)一步發(fā)展發(fā)育，實(shí)現(xiàn)頂煤弱化，同時堿性介質(zhì)懸浮液可以中和煤層中的H₂S氣體，消除了生產(chǎn)過程中H₂S氣體大量涌出的危害，符合國家煤礦安全規(guī)程的倡導(dǎo)方向。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種急傾斜特厚煤層頂煤綜合弱化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、在煤層進(jìn)風(fēng)巷施工鉆孔；

步驟二、采用裝藥機(jī)向步驟一所述鉆孔中正向裝填炸藥，然后用封孔器對裝填有炸藥的鉆孔進(jìn)行封孔處理，封孔處理完成后引爆炸藥對頂煤進(jìn)行爆破；

步驟三、將CaO、水硬性物質(zhì)、活化劑和水混合后攪拌均勻，得到堿性介質(zhì)懸浮液；所述堿性介質(zhì)懸浮液中CaO的質(zhì)量百分含量為65%，水硬性物質(zhì)的質(zhì)量百分含量為5%，活化劑的質(zhì)量百分含量為3%，余量為水，其中，所述水硬性物質(zhì)為水泥或粉煤灰，活化劑為膨潤土或鈉基膨潤土；

步驟四、待步驟二中所述爆破結(jié)束30分鐘后，采用注漿泵向爆破后的鉆孔中注入步驟三中所述堿性介質(zhì)懸浮液，然后對注入堿性介質(zhì)懸浮液的鉆孔進(jìn)行封孔處理，注入的堿性介質(zhì)懸浮液向煤層裂隙中滲透，實(shí)現(xiàn)對頂煤的進(jìn)一步弱化并中和吸附于煤層中的H₂S氣體。

上述一種急傾斜特厚煤層頂煤綜合弱化方法，步驟一中所述鉆孔的直徑為110mm，相鄰兩排鉆孔之間的間據(jù)為3m，鉆孔深度為20m～40m。

上述一種急傾斜特厚煤層頂煤綜合弱化方法，步驟二中所述封孔處理采用黃土作為封孔材料。

上述一種急傾斜特厚煤層頂煤綜合弱化方法，步驟二中所述封孔處理采用封孔器或馬麗散封孔袋。

上述一種急傾斜特厚煤層頂煤綜合弱化方法，步驟二中所述炸藥為乳膠基質(zhì)炸藥。

上述一種急傾斜特厚煤層頂煤綜合弱化方法，步驟四中所述封孔處理采用黃土作為封孔材料，封孔長度為3m～5m。

上述一種急傾斜特厚煤層頂煤綜合弱化方法，步驟四中所述封孔處理采用封孔器或馬麗散封孔袋。

上述一種急傾斜特厚煤層頂煤綜合弱化方法，步驟四中所述封孔處理結(jié)束后，向工作面噴灑質(zhì)量濃度為1%的Na₂CO₃水溶液，向過渡支架區(qū)域涂撒Na₂CO₃粉末。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明首先對鉆孔進(jìn)行爆破，然后采用注入堿性介質(zhì)懸浮液的方式使堿性介質(zhì)懸浮液滲透入煤層中，由于所采用堿性介質(zhì)具有一定的膨脹性，既能促進(jìn)爆破煤體裂隙進(jìn)一步發(fā)展發(fā)育，實(shí)現(xiàn)頂煤弱化，同時堿性介質(zhì)懸浮液可以中和煤層中的H₂S氣體，消除了生產(chǎn)過程中H₂S氣體大量涌出的危害，符合國家煤礦安全規(guī)程的倡導(dǎo)方向。

2、本發(fā)明的頂煤綜合弱化方法完善了采煤生產(chǎn)工序，提高了采煤的連續(xù)性。

3、本發(fā)明采用的堿性介質(zhì)懸浮液投資較低，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

4、本發(fā)明的方法在實(shí)現(xiàn)頂煤弱化的同時達(dá)到了治理H₂S的目的，有效提高了生產(chǎn)效率。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。

圖2為本發(fā)明頂煤弱化過程中H₂S氣體濃度隨時間的變化曲線。

圖3為本發(fā)明頂煤弱化后鉆孔9-2內(nèi)距離孔口2m—4m處煤體松動與裂隙發(fā)育情況的電視觀測圖。