[發(fā)明專利]一種厚煤層中火成巖水平分段爆破致裂化學弱化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610502845.X
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN105909246B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設計）人: 郭睿;郝惠琴;郭興運;楊永康;張彥斌;康健婷;付運凱;康天合;季春旭;吳云飛;張智敏;郭澤峰
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21C37/12
• 分類號: E21C37/12;E21B43/263;E21B49/00;E21F5/00
• 代理公司: 太原倍智知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙)14111
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發(fā)明涉及一種煤礦開采厚煤層中火成巖的化學弱化方法，具體是一種厚煤層中火成巖水平分段爆破致裂化學弱化的方法。

背景技術

隨著開采深度的增加，煤層中火成巖侵蝕問題也逐步成為煤礦開采中常見的問題和主要難題。煤層大部分的火成巖是由下部母巖物質(zhì)經(jīng)過復雜的地質(zhì)活動，形成的熔融巖漿向上運動，由于煤炭的強度比較低，熔融巖漿直接大范圍的侵入煤層中，冷卻凝固形成的。火成巖侵入煤層破壞了煤層的完整性，造成煤層分布的不穩(wěn)定性，嚴重影響煤礦的正常生產(chǎn)與經(jīng)濟效益。火成巖在煤層中一般范圍比較普及、連續(xù)性比較好和親水性比較弱，開采過程中造成采煤設備的極大磨損而且會產(chǎn)生產(chǎn)生大量的粉塵，粉塵對機械設備和井下人員都有很大的危害。目前處理煤層中火成巖的比較好的方式是爆破方法，李鑫在《綜采工作面過火成巖侵入帶的實踐》結(jié)合工作面人工打眼放炮過火成巖侵入帶的實踐。總結(jié)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題并且提出一些解決辦法。但是所有相關的方法存在生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高的問題，除此之外，更重要的是爆破后的巖石塊度較大，仍然需要采煤機的截割，未能有效地從根本上解決問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的具體技術問題是采用物理與化學相結(jié)合的方法，對厚煤層中火成巖的致裂軟化，進一步克服采用單一爆破方式所帶來的不利因素，并提供一種厚煤層中火成巖水平分段爆破致裂化學弱化方法。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。

一種厚煤層中火成巖水平分段爆破致裂化學弱化方法，所述方法是按下列步驟進行的：

（1）利用震波CT技術探明厚煤層中火成巖的分布規(guī)律；

（2）將含有火成巖部分對應的回風平巷和運輸平巷靠近工作面一側(cè)，分別設置兩排層上下相間、水平分布的“三花眼”注水鉆孔，每個注水鉆孔的深度為煤層工作面長度的0.3-0.5之間，并在所述注水鉆孔中開設若干個V型槽；

（3）對上述每層每個注水鉆孔進行裝藥，裝藥的層數(shù)與V型槽的數(shù)量相同，每層裝藥的長度是V型槽位于裝藥長度的中間位置距離；完成兩排層注水鉆孔裝藥后，對注水鉆孔進行封孔，后連接爆破網(wǎng)絡采用毫秒爆破進行施爆；

（4）對火成巖進行取樣測試，按照實驗規(guī)程，測定火成巖的單軸抗壓強度、孔隙率、吸水性和透水性的相關參數(shù)，由X射線衍射儀進行測定火成巖的主要礦物成分；根據(jù)火成巖的主要化學成分，配置相對應的化學溶液；

（5）確定化學溶液的濃度是在相同的時間條件下，測試溶液濃度對火成巖的單軸抗壓強度和三軸抗壓強度的影響，將其相應兩者關系進行擬合；同樣在相同濃度溶液條件下，測試時間差對火成巖的單軸抗壓強度和三軸抗壓強度的影響，將其相應兩者關系進行擬合；經(jīng)過擬合結(jié)果確定溶液的濃度；

（6）確定注水鉆孔的注液量及時間是根據(jù)測試火成巖的孔隙率、吸水性和透水性參數(shù)和水平分段爆破預裂效果確定向注水鉆孔內(nèi)注入的注液量，注液時間，并進行注液的操作工序；

（7）根據(jù)化學溶液作用后的火成巖單軸抗拉強度和采煤機的截割性能，確定采煤機的合理截深和工作面正常循環(huán)進度。

在上述技術方案中，進一步的技術特征如下。

所述注水鉆孔是由探水鉆打一定的深度，再將鉆頭換為開槽鉆，相隔一定的距離開一個V型槽，重復上述的步驟打若干個V型槽。

所述鉆機是液壓或風動沖擊探水鉆機。

所述裝藥是由木質(zhì)或竹質(zhì)的炮棍將藥卷輕輕推入炮眼底，使炮眼內(nèi)的各藥卷間彼此緊密接觸再封炮泥完成。

上述本發(fā)明所提供的一種厚煤層中火成巖水平分段爆破致裂化學弱化方法，與現(xiàn)有技術相比，本方法是先進行打眼爆破，之后突破原來固有的模式直接進行截割，將爆破方法與化學處理相結(jié)合，在打孔的工程中，創(chuàng)造型地開V型槽，增加V型槽給予爆破增加了自由面，使得爆破效果更好，預裂縫更充分，之后再注入化學溶液，降低火成巖的力學強度性能，強度的降低采煤機可以進行直接截割，從而達到預想的目的，選擇采煤機合理的截深和工作面循環(huán)進度，使得采煤機推進過程得到了連續(xù)；該方法可以有效的減小采煤機械的磨損和采煤工作面的煤塵，井下的機械設備減少了損害而且人員的健康得到了保證，確保了綜采工作面的正常推進，經(jīng)濟適用，安全可靠，具有很大的推廣和應用價值。

附圖說明

圖1是本方法的平面展示結(jié)構(gòu)意圖。

圖2是本方法圖1的C-C截面鉆孔設置平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本方法圖1的D-D 截面鉆孔俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本方法火成巖的單軸抗壓強度與浸泡時間的關系圖。