[發明專利]水力沖孔后應力快速平衡方法

在審

• 申請號: 201810480342.6
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108868871A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 辛新平;李鋒;劉東;王洪盤;楊程濤;孟杰;王峰;熊俊杰;閆本正;蔣志剛;柴錫軍
• 申請（專利權）人: 河南能源化工集團研究總院有限公司
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B7/18;E21B43/04;E21B43/08
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;栗改

本發明提出了一種水力沖孔后應力快速平衡方法，用以解決卸壓增透容易形成空洞，制約巷道高效掘進和煤層安全開采的問題；在沖孔孔洞內下入抽采篩管，抽采篩管上設置篩網；抽采篩管下部連接封孔管，封孔管設置在抽采鉆孔中；封孔管下部連接水平的抽采支管；充填料制備；檢驗管路是否通暢；注漿封孔；將攜帶有煤粒的胍膠經混合裝置制成攜砂液，打開注漿泵通過充填管壓入到沖孔孔洞中；通過注漿泵注入二氧化氯破膠劑破膠，交替注攜砂液?破膠劑?攜砂液直至注入設計體積的煤粒；通過注漿泵泵入清水，進行聯抽。本發明不降低煤的品質，有效地防止了沖孔孔洞中瓦斯積聚、應力突然釋放，增大了鉆孔抽采半徑，對提高煤層瓦斯抽采率有著顯著效果。

技術領域

本發明涉及煤礦開采中空洞充填的技術領域，尤其涉及一種水力沖孔后應力快速平衡方法，實現軟煤水力沖孔后形成較大孔洞充填防止孔洞瓦斯積聚、應力突然釋放以及防止孔洞坍塌維持的孔洞平衡。

背景技術

我國的能源儲存現狀是“富煤、貧油、少氣”，煤炭開采在我國國民經濟發展中占有重要地位。但是，我國煤礦瓦斯地質條件十分復雜，煤層瓦斯含量高、滲透率低。礦井瓦斯抽采普遍存在抽采濃度低、流量小、效果差的特點，采掘過程中瓦斯災害嚴重。針對這一難題，相繼研究出水力割縫、水力沖孔、水力掏槽等一系列卸壓增透措施來消除煤層突出的危險性。卸壓增透措施通過鉆孔排出了大量煤體，增加了煤層內的裂隙通道，提高了煤層透氣性，但在煤層內形成空洞，形成潛在的危險源----“瓦斯包”；煤體內部應力分布不均，造成后期采掘過程支護困難，嚴重制約了巷道的高效掘進和煤層的安全開采。目前，針對采空區以及鉆孔進行充填的設備種類較多，基本都為注水泥砂漿或化學制劑，只能起到加固作用，不能進行瓦斯抽采；只能通過在充填鉆孔周圍重新施工鉆孔進行抽采，大大增加了施工量，降低了鉆孔的利用率。同時，由于注入了大量非煤物質，會不同程度的降低采掘時煤的品質，影響煤炭銷售給后期洗選增加難度。所以，一種既能卸壓增透，又可以防止瓦斯積聚、內應力不均，還能保證鉆孔的透氣性的充填方法及裝置對改善煤礦安全生產狀況具有重要意義。

發明內容

針對卸壓增透容易形成空洞，制約巷道高效掘進和煤層安全開采的技術問題，本發明提出一種水力沖孔后應力快速平衡方法，沖孔后用高攜砂能力的胍膠將篩選出強度較高的一二類煤顆粒壓入沖孔孔洞中，在保證不降低煤的品質的情況下，有效地防止了沖孔孔洞中瓦斯積聚和應力突然釋放，增大鉆孔的抽采半徑。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：一種水力沖孔后應力快速平衡方法，其步驟如下：

步驟一：在底抽巷中施工，鉆破煤層頂板后得到上行沖孔鉆孔；在沖孔鉆孔內利用鉆沖一體化進行水力沖孔增透，在煤層中形成沖孔孔洞；

步驟二：在沖孔孔洞內下入充填裝置的抽采篩管，抽采篩管上設置篩網；抽采篩管下部連接封孔管，封孔管設置在抽采鉆孔中，封孔管下部連接水平的抽采支管；

步驟三：充填料制備：選取巷道掘進煤或水力沖孔出煤中一二類煤進行破碎，篩選出5~10目煤粒，放入煤粒倉中；同時，制備胍膠；

步驟四：將與注漿泵連接的充填管的出口設置在沖孔孔洞內的抽采篩管附近，同時檢驗管路是否通暢；

步驟五：注漿封孔：利用“一堵一注”封孔方法將抽采鉆孔與封孔管之間的空隙進行封孔，并封孔至煤層交接面；

步驟六：充填：將攜帶有煤粒的胍膠經混合裝置制成攜砂液，打開注漿泵通過充填管壓入到沖孔孔洞中，胍膠經篩網、抽采篩管、封孔管排出注入儲液箱中，進行循環使用；

步驟七：通過注漿泵注入二氧化氯破膠劑破膠，破膠后排出液體不在進入儲液箱，交替注攜砂液-破膠劑-攜砂液直至注入設計體積的煤粒；

步驟八：通過注漿泵泵入清水，將封孔管的下部接入抽采支管，進行聯抽。