[發明專利]基于微波輻射和注液結合的提高堅硬煤層割煤效率的方法

在審

• 申請號: 202210098454.1
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN114352280A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 朱志潔;孫晨;范超軍;陳鎣;韓軍;宋衛華;霍丙杰
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F7/00;E21B43/24;E21B33/13
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發明公開一種基于微波輻射和注液結合的提高堅硬煤層割煤效率的方法，方法首先在工作面回采前，在工作面運輸順槽和回風順槽靠近工作面的煤壁，向工作面的內側設置多個鉆孔；然后依次通過微波發生設備，對鉆孔周圍煤體進行煤體加熱預裂；接著安裝注液管路并封孔；通過注液管路向鉆孔內注入亞氨基二琥珀酸四鈉和十二烷基硫酸鈉的混合溶液，對煤體進一步弱化；最后重復上述步驟，完成所有鉆孔的微波加熱預裂和注液弱化工作。本發明在微波加熱的基礎上，注入亞氨基二琥珀酸四鈉和十二烷基硫酸鈉的混合溶液，對堅硬煤體進行弱化，避免了因堅硬煤體帶來的煤層切割難、截齒磨損嚴重等問題，提高了堅硬煤層割煤效率。

技術領域

本發明涉及煤礦開采技術領域，尤其涉及一種基于微波輻射和注液結合的提高堅硬煤層割煤效率的方法。

背景技術

開采過程中，煤質堅硬導致截齒的研磨作用明顯，存在截齒消耗大、割煤效率低、塊煤率低、煤塵濃度大等問題。嚴重制約著煤炭企業高產高效、綠色安全生產，制約著煤礦企業極為重視的煤炭產量和塊煤含量。工作面較高的煤塵濃度不僅嚴重損害身心健康，而且存在煤塵爆炸的安全隱患。很難將賦存的煤炭資源發揮出真正的價值，實現煤炭企業的經濟效益。因此，如何高效，安全，綠色的采出地下堅硬煤層，是當下煤炭企業亟需解決的問題。

堅硬煤層在我國陜西榆神礦區、彬長礦區、山西大同礦區分布廣泛。在開采堅硬煤層過程中，存在的主要問題有：1)堅硬煤層切割難的問題，由于煤質堅硬，導致截齒切割難度增大，推進速率低下；2)堅硬煤層開采過程，煤塵含量較大，不僅使工作面環境惡化，給工人的身心健康造成極大影響，而且煤塵含量過高，有粉塵爆炸的安全隱患。而采取高效降塵措施，又造成生產成本加大；3)采煤機對硬煤的開采，截齒的研磨作用明顯，使得煤體的末煤含量高，塊煤率較低，而原煤的塊煤率是影響價格的重要因素。為了提高堅硬煤層的開采效率，改善堅硬煤層的開采條件，迫切需要尋找一種安全高效的技術措施，來改善堅硬煤層難開采、回采速度慢、塊煤率低、粉塵濃度高等工程實際狀況。

目前，通常采用煤層注水等方法對堅硬煤層進行弱化處理，強度降低仍舊不明顯，仍存在上述問題。

煤體是一種天然介質的復合體，由多種礦物組成，在微波加熱后，因為組成礦物成分在物理力學上具有差異性，其中還包括節理、裂隙等若結構面，導致熱膨脹作用會產生各向異性，以及不均勻性等，從而煤體礦物的內部發生了變化，應力集中產生熱應力，當產生的這種熱應力超過了煤體本身所能承受的某種最大強度，就會導致煤體礦物顆粒邊界或者礦物顆粒本身出現大量微裂紋而誘發煤體破裂。在微波加熱的基礎上，采用注入亞氨基二琥珀酸四鈉(IDS)和十二烷基硫酸鈉(SDS)的混合溶液，對堅硬煤體進行弱化，可避免因堅硬煤體帶來的煤層切割難、截齒磨損嚴重等上述問題。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種基于微波輻射和注液結合的提高堅硬煤層割煤效率的方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種基于微波輻射和注液結合的提高堅硬煤層割煤效率的方法，包括如下步驟：

步驟1：在工作面回采前，在工作面運輸順槽和回風順槽靠近工作面的煤壁，向工作面的內側設置多個鉆孔；

進一步的，所述鉆孔距巷道底板的距離為1.5-2m，鉆孔的間距為10-20m，鉆孔的直徑為70-130mm，鉆孔的長度為(L/2-5)m，L為工作面長度。

步驟2：對各個鉆孔依次通過微波發生設備，對鉆孔周圍煤體進行煤體加熱預裂；

進一步的，所述微波發生設備包括金屬桿體、微波天線、微波發生器、矩形波導、波導轉換器和同軸波導；所述微波天線固定在金屬桿體的一端；所述微波發生器、矩形波導、波導轉換器、同軸波導和微波天線依次按順序相連。

進一步的，所述步驟2的具體過程如下：

步驟2.1：由金屬桿體將固定在其一端的微波天線送入鉆孔的孔底；