[發明專利]一種低滲透性煤層降塵劑高效注入方法

在審

• 申請號: 201810255655.1
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108301861A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 李偉;王振平;孟祥豹;張延松;王洪權;劉博;黃興旺;張毓媛;曾軍
• 申請（專利權）人: 兗礦集團有限公司;山東科技大學;兗州煤業股份有限公司
• 主分類號: E21F5/02
• 分類號: E21F5/02;E21C41/18
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 黃鈺

本發明提出一種低滲透性煤層降塵劑高效注入方法，包括以下步驟：步驟一、煤體力學性質測定；步驟二、確定高壓氣體注氣的最高注氣壓力；步驟三、煤體鉆孔；步驟四、不耦合裝藥；步驟五、鉆孔內預留高壓管路；步驟六、鉆孔封孔；步驟七、高壓氣體注氣；步驟八、引爆炸藥預裂增透；步驟九、注降塵劑。本發明的有益效果：施工安全、可靠，在待開采煤層中合理布置鉆孔，注入高壓氣體(氫氣和空氣的混合氣體)，實現氫氣和炸藥爆轟協同，極大增加待開采煤層的孔隙率，預裂增透半徑大、效果好，使低滲透性煤層注入降塵劑的半徑增大，極大提高低滲透性煤層降塵劑的注入效果。

技術領域

本發明涉及煤層降塵技術領域，特別是涉及一種低滲透性煤層降塵劑高效注入方法。

背景技術

煤炭在我國能源消費結構中仍然占有舉足輕重的地位，2016年，煤炭消費比重為62.6％，預計2017年約為60％左右。煤礦粉塵是礦井的5大災害之一，在當今煤礦井下機械化程度不斷提高的情況下，采煤時會產生大量的礦塵，礦塵污染著井下工作環境和加速了機械器件磨損的同時，危害著井下工作人員的身心健康，在一定的條件下還極易發生爆炸，威脅礦井的安全生產。利用煤層注降塵劑工藝技術預濕煤體，降低煤層開采時煤塵產生量，被認為是最根本、最有效的防塵手段。但是我國煤層普遍為低滲透率煤層，相比國外，我國煤層滲透性普遍要小2-3個數量級，低滲透性造成了我國許多煤礦沖擊地壓事故、煤與瓦斯突出事故頻發，同時對低滲透性煤層進行注降塵劑降塵，降塵劑的注入效果差，達不到有效的降塵效果，這些問題都嚴重阻礙了我國煤礦高效安全開采。煤礦低滲透率煤層也稱為低透氣性煤層，為保障低透氣性煤層高效集約化開采和安全生產，需要對低滲透性煤層降塵劑高效注入方法進行研究。

目前，低透氣性煤層預裂增透措施主要包括深孔松動爆破、水壓致裂、水力沖孔、開采解放層、水力割縫等方法。其中深孔松動爆破使得鉆孔附近的煤層被炸的很碎，但對離鉆孔稍遠的地方預裂效果迅速下降，預裂半徑較小，效果不好；另外由于煤礦用炸藥的殉爆距離較小，為防止拒爆，現場施工需要導爆索聯結，因此，現場施工麻煩；再就是炸藥預裂，有可能引起通過裂隙導通的區域瓦斯爆炸，不安全。水力壓裂若水壓小，裂隙擴張有限，預裂效果不好；若水壓大，高壓水會從較大的裂隙中流出，預裂不均勻，效果不好；且高壓水在煤層中的流動不可控制。水力沖孔是通過水力沖刷鉆孔，擴大鉆孔直徑的同時沖洗鉆孔壁的煤粉，使鉆孔壁有更好的滲透性，由于該方法對于提高煤層透氣性效果甚小，目前基本不再采用。開采解放層由于煤層賦存條件的限制，往往臨近解放層厚度很小，難于開采，或者煤質較差，沒有開采價值，甚至許多煤層沒有臨近解放層，使得該技術無法使用。水力割縫受設備的限制，使得該項技術的實施工藝復雜，難以在現場推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低滲透性煤層降塵劑高效注入方法，解決目前低滲透性煤層注降塵劑效果較差的技術問題。

本發明提供一種低滲透性煤層降塵劑高效注入方法，包括以下步驟：

步驟一、煤體力學性質測定

在待開采煤層中取煤樣，測定煤體的抗壓強度，確定待開采煤層靠近軌道順槽、膠帶順槽部位煤體壓酥帶深度；

步驟二、確定高壓氣體注氣的最高注氣壓力

將煤體的抗壓強度除以1.5作為后續高壓氣體注氣的最高注氣壓力；

步驟三、煤體鉆孔

分別沿軌道順槽、膠帶順槽的延伸方向向待開采煤層中等間距水平鉆孔，鉆孔的深度為采煤工作面長度的0.3倍，鉆孔的垂直高度為采煤工作面高度的0.5倍；

步驟四、不耦合裝藥

采用不耦合裝藥方式向鉆孔內裝入炸藥；

步驟五、鉆孔內預留高壓管路

鉆孔內預留高壓管路，高壓管路位于鉆孔內的長度為鉆孔深度的0.5至0.6倍，高壓管路的末端伸出鉆孔；