[發明專利]微波加熱消減厚硬頂板及遺留煤柱復合強礦壓的方法

有效

• 申請號: 201910642128.0
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN110388207B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 馮國瑞;毋皓田;白錦文;閆勇敢;章敏;韓艷娜;劉欽;康立勛
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21C37/16;E21C37/18
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種微波加熱消減厚硬頂板及遺留煤柱復合強礦壓的方法，其特征在于：用于：開采煤層經過下伏殘采區遺留煤柱群及層間厚硬頂板且煤柱錯綜復雜的情況，包括以下步驟：

第一步：微波功率控制器通過導線分別與大功率微波發生器、溫度監測器、數據采集儀連接；大功率微波發生器通過圓形波導、波導轉換器、同軸波導與微波發射器連接；溫度監測器通過耐高溫導線與溫度傳感器連接；通過信號傳輸線將數據采集儀、信號放大器、檢波探頭相連接；通過水管將儲水罐、高壓泵、冷卻器、大功率微波發生器連接形成完整回路，微波發生器冷卻控制閥控制開關；整個微波加熱消減厚硬頂板及遺留煤柱復合強礦壓的裝置與地面供電系統相連接；

第二步：確定地面與上覆煤層厚硬頂板，下伏殘采區遺留煤柱的位置及距離關系，在殘采區遺留煤柱正上方的地面鉆取“式”鉆井，“式”鉆井個數為L/d個，L為上覆煤層工作面長度，d為鉆井間距；“式”鉆井分為“式”鉆井垂直段和“式”鉆井水平段兩部分，“式”鉆井垂直段穿過上覆煤層厚硬頂板及上覆煤層到達下伏殘采區遺留煤柱內，“式”鉆井水平段在上覆煤層厚硬頂板內與工作面推進方向平行，并且在垂直段和水平段的交匯處安裝有導向輪，第一個“式”鉆井稱為“式”微波加熱致裂鉆井，第二個“式”鉆井稱為“式”檢波鉆井；

第三步：將同軸波導、微波發射器布置在第二步鉆取的“式”微波加熱致裂鉆井垂直段最深處的殘采區遺留煤柱內，耐高溫導線、溫度傳感器穿過“式”微波加熱致裂鉆井垂直段布置在微波發射器上方，同時將信號傳輸線、檢波探頭布置在第二步鉆取的“式”檢波鉆井垂直段的最深處；

第四步：啟動大功率微波發生器，微波能量通過圓形波導、波導轉換器、同軸波導輸送至微波發射器，最終通過微波發射器輻射出的微波作用在殘采區遺留煤柱；同時通過溫度監測器查看溫度傳感器對“式”微波加熱致裂鉆井垂直段附近殘采區遺留煤柱的監測，檢波探頭接收到微波發射器發出的信號，通過信號放大器和信號傳輸線傳到數據采集儀，并分析接收到的反射波形延遲時間頻譜情況，對此處的“式”微波加熱致裂鉆井垂直段附近殘采區遺留煤柱的致裂效果進行分析，操作微波功率控制器從而調整微波頻率及加熱功率，微波加熱溫度，直至“式”微波加熱致裂鉆井垂直段內的殘采區遺留煤柱實現致裂；關閉大功率微波發生器；

第五步：將同軸波導、微波發射器以及耐高溫導線、溫度傳感器從“式”微波加熱致裂鉆井垂直段經導向輪布置在“式”微波加熱致裂鉆井水平段的最深處，并同步移動信號傳輸線、檢波探頭到“式”檢波鉆井水平段的最深處，重復第四步，直至此處的“式”微波加熱致裂鉆井水平段附近的厚硬頂板實現致裂；關閉大功率微波發生器；

第六步：移動同軸波導、微波發射器以及耐高溫導線、溫度傳感器在“式”微波加熱致裂鉆井水平段的位置，并同步移動信號傳輸線、檢波探頭在“式”檢波鉆井水平段的位置，重復第四步，直至微波加熱致裂鉆井水平段附近的全部厚硬頂板實現致裂；關閉大功率微波發生器；

第七步：回收同軸波導、微波發射器，耐高溫導線、溫度傳感器、信號傳輸線、檢波探頭，然后打開微波發生器冷卻控制閥，儲水罐的水經過高壓泵、冷卻器、大功率微波發生器回到儲水罐，對大功率微波發生器進行冷卻降溫后，關閉微波發生器冷卻控制閥，最后封堵“式”微波加熱致裂鉆井；

第八步：將“式”檢波鉆井作為下一個“式”微波加熱致裂鉆井，相鄰的未預裂“式”鉆井作為下一個“式”檢波鉆井，重復第三步至第七步，直至第二步鉆取的所有“式”鉆井附近的厚硬頂板和殘采區遺留煤柱全部致裂完成。

2.根據權利要求1所述的微波加熱消減厚硬頂板及遺留煤柱復合強礦壓的方法，其特征在于：第二步中，“式”鉆井的間距d為6～10米；“式”鉆井的直徑為d_o為155mm～335mm。

3.根據權利要求1所述的微波加熱消減厚硬頂板及遺留煤柱復合強礦壓的方法，其特征在于：第二步中，“式”鉆井的垂直段與地面的夾角a范圍在75°～90°。

4.根據權利要求1所述的微波加熱消減厚硬頂板及遺留煤柱復合強礦壓的方法，其特征在于：第二步中，“式”鉆井水平段位于厚硬頂板與上覆巖層的交匯處。

5.根據權利要求1所述的微波加熱消減厚硬頂板及遺留煤柱復合強礦壓的方法，其特征在于：第三步中，溫度傳感器在微波發射器上方0.5～2m。