CN103233738B - 一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法 - Google Patents

一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103233738B
CN103233738B CN201310152934.2A CN201310152934A CN103233738B CN 103233738 B CN103233738 B CN 103233738B CN 201310152934 A CN201310152934 A CN 201310152934A CN 103233738 B CN103233738 B CN 103233738B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coal
alkaline medium
medium suspension
hole
coal seam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310152934.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103233738A (zh
Inventor
来兴平
李林耀
单鹏飞
崔峰
曹建涛
漆涛
陈建强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian University of Science and Technology
Original Assignee
Xian University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian University of Science and Technology filed Critical Xian University of Science and Technology
Priority to CN201310152934.2A priority Critical patent/CN103233738B/zh
Publication of CN103233738A publication Critical patent/CN103233738A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103233738B publication Critical patent/CN103233738B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)
  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)

Abstract

本发明公开了一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，该方法步骤如下所示：一、在煤层进风巷施工钻孔；二、向步骤一所述钻孔中正向装填乳胶基质炸药，然后用封孔器对装填有炸药的钻孔进行封孔处理，待封孔处理完成后引爆炸药对煤层进行爆破；三、配制碱性介质悬浮液；四、采用注浆泵向爆破后的钻孔中注入碱性介质悬浮液，然后对注入碱性介质悬浮液的钻孔进行封孔处理，注入的碱性介质悬浮液向煤层中裂隙渗透。本发明首先对钻孔进行爆破，然后注入碱性介质悬浮液，碱性介质悬浮液渗透入煤层中，既能促进爆破煤体裂隙进一步发展发育，实现顶煤弱化，同时碱性介质悬浮液可以中和煤层中的H2S气体，消除了生产过程中H2S气体大量涌出的危害。

Description

一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法
技术领域
本发明属于采矿工程技术领域，具体涉及一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法。
背景技术
对于急倾斜特厚煤层(煤层倾角45°以上，煤层厚度8m以上)，现有的水平综采放顶煤工艺中关键一步是对顶煤的弱化与破碎，尤其是对于坚硬顶板的大面积悬空，目前主要通过架前打眼放炮或提前深孔爆破实现顶煤的弱化，出于安全考虑，目前国家安监局对炸药在井下的使用做了相关限制，而且对于坚硬厚煤层，过度依赖爆破手段会对巷道的稳定性造成严重影响。另外，爆破过程中煤层中的H2S等酸性气体会大量释放，严重影响正常生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法。该方法首先对钻孔进行爆破，然后采用注入碱性介质悬浮液的方式使碱性介质悬浮液渗透入煤层中，由于所采用碱性介质具有一定的膨胀性，既能促进爆破煤体裂隙进一步发展发育，实现顶煤弱化，同时碱性介质悬浮液可以中和煤层中的H2S气体，消除了生产过程中H2S气体大量涌出的危害，符合国家煤矿安全规程的倡导方向。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、在煤层进风巷施工钻孔；
步骤二、采用装药机向步骤一所述钻孔中正向装填炸药，然后用封孔器对装填有炸药的钻孔进行封孔处理，封孔处理完成后引爆炸药对顶煤进行爆破；
步骤三、将CaO、水硬性物质、活化剂和水混合后搅拌均匀，得到碱性介质悬浮液；所述碱性介质悬浮液中CaO的质量百分含量为65％，水硬性物质的质量百分含量为5％，活化剂的质量百分含量为3％，其中，所述水硬性物质为水泥或粉煤灰，活化剂为膨润土或钠基膨润土；
步骤四、待步骤二中所述爆破结束30分钟后，采用注浆泵向爆破后的钻孔中注入步骤三中所述碱性介质悬浮液，然后对注入碱性介质悬浮液的钻孔进行封孔处理，注入的碱性介质悬浮液向煤层裂隙中渗透，实现对顶煤的进一步弱化并中和吸附于煤层中的H2S气体。
上述一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，步骤一中所述钻孔的直径为110mm，相邻两排钻孔之间的间距为3m，钻孔深度为20m～40m。
上述一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，步骤二中所述封孔处理采用黄土作为封孔材料。
上述一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，步骤二中所述封孔处理采用封孔器或马丽散封孔袋。
上述一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，步骤二中所述炸药为乳胶基质炸药。
上述一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，步骤四中所述封孔处理采用黄土作为封孔材料，封孔长度为3m～5m。
上述一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，步骤四中所述封孔处理采用封孔器或马丽散封孔袋。
上述一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，步骤四中所述封孔处理结束后，向工作面喷洒质量浓度为1％的Na2CO3水溶液，向过渡支架区域涂撒Na2CO3粉末。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明首先对钻孔进行爆破，然后采用注入碱性介质悬浮液的方式使碱性介质悬浮液渗透入煤层中，由于所采用碱性介质具有一定的膨胀性，既能促进爆破煤体裂隙进一步发展发育，实现顶煤弱化，同时碱性介质悬浮液可以中和煤层中的H2S气体，消除了生产过程中H2S气体大量涌出的危害，符合国家煤矿安全规程的倡导方向。
2、本发明的顶煤综合弱化方法完善了采煤生产工序，提高了采煤的连续性。
3、本发明采用的碱性介质悬浮液投资较低，节约了生产成本。
4、本发明的方法在实现顶煤弱化的同时达到了治理H2S的目的，有效提高了生产效率。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
图2为本发明顶煤弱化过程中H2S气体浓度随时间的变化曲线。
图3为本发明顶煤弱化后钻孔9-2内距离孔口2m—4m处煤体松动与裂隙发育情况的电视观测图。
图4为本发明顶煤弱化后钻孔9-2内距离孔口4m—6m处煤体松动与裂隙发育情况的电视观测图。
图5为本发明顶煤弱化后钻孔9-2内距离孔口6m—8m处煤体松动与裂隙发育情况的电视观测图。
图6为本发明顶煤弱化后钻孔9-2内距离孔口8m—10m处煤体松动与裂隙发育情况的电视观测图。
图7为本发明顶煤弱化后钻孔9-2内距离孔口10m—12m处煤体松动与裂隙发育情况的电视观测图。
图8为本发明顶煤弱化后钻孔9-2内距离孔口12m—14m处煤体松动与裂隙发育情况的电视观测图。
图9为本发明顶煤弱化后钻孔9-2内距离孔口14m—16m处煤体松动与裂隙发育情况的电视观测图。
图10为本发明顶煤弱化后钻孔9-2内距离孔口16m—18m处煤体松动与裂隙发育情况的电视观测图。
图11为本发明顶煤弱化后钻孔9-2内距离孔口18m—20m处煤体松动与裂隙发育情况的电视观测图。
图12为本发明顶煤弱化后钻孔9-2内距离孔口20m—22m处煤体松动与裂隙发育情况的电视观测图。
具体实施方式
以神华新疆能源有限责任公司碱沟煤矿东一采区+518水平B4-6工作面为例，煤层倾角85°，厚度为50.5米，走向长度为450米，倾斜长度为23米。
选取距离开切眼150m～160m区域阶段具体施工情况进行说明，提前工作面10m处开始采用ZDY-800型液压钻机在进风巷施工钻孔，钻孔的直径为110mm，相邻两排钻孔之间的间距为3m，钻孔深度为20m～40m，由于钻孔数量庞大，这里仅选取三组，每组挑选2个钻孔进行说明，6个钻孔各流程施工参数如表1、表2和表3所示：
表1选取的6个钻孔的实际施工参数
钻孔名称 施工位置 钻孔长度(m) 倾角(°) 钻孔直径(cm)
8-1 距开切眼152m 24.6 25 110
8-2 距开切眼152m 21.5 37 110
9-1 距开切眼155m 32.6 21 110
9-2 距开切眼155m 25.3 35 110
10-1 距开切眼158m 22.8 19 110
10-2 距开切眼158m 36.0 32 110
表2深孔爆破实际施工参数
钻孔名称 乳胶基质炸药装填长度(m) 封孔长度(m) 装药方式
8-1 11.8 7 连续正向装药
8-2 8.3 7 连续正向装药
9-1 16.6 8 连续正向装药
9-2 12 8 连续正向装药
10-1 9.5 8 连续正向装药
10-2 17.5 8 连续正向装药
注：封孔处理时采用的封孔材料为黄土(也可采用膨胀水泥)；封孔处理一般采用BQF-100封孔器，钻孔区域煤体变形或破碎严重的情况下采用马丽散封孔袋。
表3碱性介质悬浮液注入实际施工参数
注：碱性介质悬浮液中的粉煤灰可用水泥代替，膨润土可用钠基膨润土代替；封孔长度根据实际施工情况控制在3m～5m；封孔处理时采用的封孔材料为黄土(也可采用膨胀水泥)；封孔处理一般采用BQF-100封孔器，钻孔区域煤体变形或破碎严重的情况下采用马丽散封孔袋。
除此之外，向工作面喷洒质量浓度为1％的Na2CO3水溶液，向过渡支架区域涂撒Na2CO3粉末。
按照以上施工参数开展施工过程中，采用瓦斯检测仪和H2S气体检测仪严格监测施工区域周围的各类气体浓度，并及时统计上报，现就H2S气体监测情况分析如下：本测试仪选用KT-601型矿用H2S气体检测仪，通过人工交接班连续监测，从爆破前4小时开始，每小时监测一次，监测持续时间为24小时，监测重点区域为综合弱化施工区域(距离开切眼150m～160m)。监测数据如表4所示：
表4H2S气体浓度监测数据
针对以上数据，综合绘制H2S浓度-时间关系图像(见图2)，并对其进行针对性分析。从图2中可以看出，在爆破前4小时内，H2S气体浓度变化不明显，基本稳定在3.5ppm附近，这一阶段的H2S浓度处于较高水平，可以明显的闻到臭鸡蛋刺激气味；深孔爆破后，由于煤体出现松动，气体大量释放，监测区域的H2S气体浓度直线上升，最高时达到10.1ppm；此后，碱性介质悬浮液大量注入松动煤体，随着碱性溶液的作用，H2S气体得到有效地吸附与中和，因此H2S浓度逐渐降低至安全规程规定的最高允许浓度值以下，到了第20个小时，空气中H2S浓度降至0.8ppm，低于1ppm，且基本稳定。除此之外，经过一个星期的试验探索，现场工作人员反应基本没有或者很少有刺激性臭鸡蛋气味的出现。
对于煤体弱化效应而言，整个施工流程结束后，选取其中1个钻孔(9-2孔)作为研究和验证对象，通过钻孔电视观测煤体松动与裂隙发育情况，结果如图3—12所示，从图中可以明显看出，钻孔内大部分阶段内裂隙得到了进一步的扩展和发育，距离孔口6m～14m，16m～20m范围内煤体较为松动，呈现一定的破碎状，顶煤得到了实质性的弱化，这将对生产起到积极的促进作用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、在煤层进风巷施工钻孔；
步骤二、采用装药机向步骤一所述钻孔中正向装填炸药，然后用封孔器对装填有炸药的钻孔进行封孔处理，封孔处理完成后引爆炸药对顶煤进行爆破；
步骤三、将CaO、水硬性物质、活化剂和水混合后搅拌均匀，得到碱性介质悬浮液；所述碱性介质悬浮液中CaO的质量百分含量为65％，水硬性物质的质量百分含量为5％，活化剂的质量百分含量为3％，其中，所述水硬性物质为水泥或粉煤灰，活化剂为膨润土或钠基膨润土；
步骤四、待步骤二中所述爆破结束30分钟后，采用注浆泵向爆破后的钻孔中注入步骤三中所述碱性介质悬浮液，然后对注入碱性介质悬浮液的钻孔进行封孔处理，注入的碱性介质悬浮液向煤层裂隙中渗透，实现对顶煤的进一步弱化并中和吸附于煤层中的H2S气体；封孔处理结束后，向工作面喷洒质量浓度为1％的Na2CO3水溶液，向过渡支架区域涂撒Na2CO3粉末。
2.根据权利要求1所述一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，其特征在于，步骤一中所述钻孔的直径为110mm，相邻两排钻孔之间的间距为3m，钻孔深度为20m～40m。
3.根据权利要求1所述一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，其特征在于，步骤二中所述封孔处理采用黄土作为封孔材料。
4.根据权利要求1所述一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，其特征在于，步骤二中所述封孔处理采用封孔器或马丽散封孔袋。
5.根据权利要求1所述一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，其特征在于，步骤二中所述炸药为乳胶基质炸药。
6.根据权利要求1所述一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，其特征在于，步骤四中所述封孔处理采用黄土作为封孔材料，封孔长度为3m～5m。
7.根据权利要求1所述一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法，其特征在于，步骤四中所述封孔处理采用封孔器或马丽散封孔袋。
CN201310152934.2A 2013-04-27 2013-04-27 一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法 Active CN103233738B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310152934.2A CN103233738B (zh) 2013-04-27 2013-04-27 一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310152934.2A CN103233738B (zh) 2013-04-27 2013-04-27 一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103233738A CN103233738A (zh) 2013-08-07
CN103233738B true CN103233738B (zh) 2015-06-10

Family

ID=48881801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310152934.2A Active CN103233738B (zh) 2013-04-27 2013-04-27 一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103233738B (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104005766A (zh) * 2014-05-12 2014-08-27 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司 一种顶煤弱化的化学方法
CN104358585B (zh) * 2014-11-29 2016-04-13 西安科技大学 一种急倾斜特厚煤层的煤体卸压方法
CN104847351B (zh) * 2015-05-31 2017-07-25 西安科技大学 一种急倾斜特厚煤层综放开采用立体控顶方法
CN104879128B (zh) * 2015-05-31 2017-07-04 西安科技大学 基于顶煤超前预爆弱化的急倾斜特厚煤层采煤工艺
CN105888667A (zh) * 2016-05-18 2016-08-24 西安科技大学 一种急倾斜煤层合理分段高度确定方法
CN105909246B (zh) * 2016-06-30 2018-02-16 太原理工大学 一种厚煤层中火成岩水平分段爆破致裂化学弱化方法
CN105952448B (zh) * 2016-06-30 2017-12-12 太原理工大学 厚煤层煌斑岩水平分段水压致裂化学改性方法
CN106014407B (zh) * 2016-06-30 2018-09-11 太原理工大学 利用顶板裂隙水原位弱化主控煤岩层控制灾害的方法
CN106246184A (zh) * 2016-08-24 2016-12-21 神华集团有限责任公司 一种急倾斜煤层的开采方法
CN110685688B (zh) * 2019-09-27 2021-01-01 中国矿业大学 一种基于化学改性的煤矿围岩控制方法
CN110529116A (zh) * 2019-09-27 2019-12-03 中国矿业大学(北京) 一种大直径钻孔实现近水平厚煤层坚硬顶煤弱化的方法
CN111594265A (zh) * 2020-05-20 2020-08-28 陕西正通煤业有限责任公司 一种可满足井下卸压及硫化氢治理的一孔两用技术

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1664310A (zh) * 2005-02-28 2005-09-07 清华大学 煤矿孤岛煤柱冲击地压控制方法
CN102296958A (zh) * 2011-07-22 2011-12-28 山东科技大学 人造空间缺陷体防治冲击地压方法
CN102808621A (zh) * 2011-06-03 2012-12-05 中国华冶科工集团有限公司 急倾斜厚矿体的爆破方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA025642B1 (ru) * 2010-04-15 2017-01-30 Орика Интернэшнл Пте Лтд. Способ взрыва горной породы высокой энергии

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1664310A (zh) * 2005-02-28 2005-09-07 清华大学 煤矿孤岛煤柱冲击地压控制方法
CN102808621A (zh) * 2011-06-03 2012-12-05 中国华冶科工集团有限公司 急倾斜厚矿体的爆破方法
CN102296958A (zh) * 2011-07-22 2011-12-28 山东科技大学 人造空间缺陷体防治冲击地压方法

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
党怀林等.硫化氢的危害及防治措施.《陕西煤炭》.2013,(第1期), *
常博.急倾斜煤层综放工作面顶煤超前预裂爆破工艺技术探索与研究.《第五届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集》.2010, *
急倾斜煤层顶煤超前预爆破工艺分析;胡开江等;《西安科技大学学报》;20100930;第30卷(第5期);全文 *
急倾斜特厚煤层高阶段顶煤超前预爆研究;崔峰;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20111216(第1期);正文第42-48页 *
来兴平等.一种用于急倾斜煤层顶煤致裂的静态破碎剂效应试验.《西安科技大学学报》.2013,第33卷(第2期), *
煤矿硫化氢成因及综合治理技术;张少杰等;《陕西煤炭》;20111015(第5期);全文 *
郭瑞平等.静态破碎剂膨胀机理及可控性的研究.《煤炭学报》.1994,第19卷(第5期), *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103233738A (zh) 2013-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103233738B (zh) 一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法
CN109209472B (zh) 一种冲孔、爆破、注水相互耦合的煤层卸压防突方法
WO2018201706A1 (zh) 底板顺层长钻孔分段压裂高效抽放煤巷条带瓦斯及区域消突方法
CN101575983B (zh) 煤矿井下定向压裂增透消突方法及压裂增透消突装置
CN106194244B (zh) 低透气煤层液相co2相变致裂增透网格式瓦斯抽采方法
CN103498680B (zh) 提高综放工作面初采期间顶煤回收率的方法
CN102619552B (zh) 导向槽定向水力压穿增透及消突方法
CN102383828A (zh) 深孔水力致裂驱赶瓦斯浅孔抽采的增透与消突方法
CN103615250B (zh) 分条间柱全空场开采嗣后充填协同采矿法
CN105239983B (zh) 一种预裂与高压注水相结合的低透气性煤层弱化增透方法
CN107120137B (zh) 一种煤巷掘进沿煤层底板深孔预裂爆破抽采方法
CN109236297B (zh) 裂充结合上行复采刀柱残采区遗留煤层的采煤方法
CN105041344B (zh) 一种微裂隙围岩预切槽高压气体扩缝注浆堵水方法
CN105909246B (zh) 一种厚煤层中火成岩水平分段爆破致裂化学弱化方法
CN104314569B (zh) 一种深部孔隙卤水及低品位固体钾矿的开采方法
CN104694746A (zh) 一种离子吸附型稀土原地浸矿的方法及其浸矿系统
CN103982137B (zh) 一种煤矿井下水力压裂钻孔方位角设计方法
CN105370256A (zh) 一种分段预裂提高低透气性煤层高压注水湿润半径的方法
CN105114117A (zh) 一种基于膨胀材料的瓦斯抽采方法
CN106869966A (zh) 一种离层水补给源的封堵方法
CN102425418A (zh) 煤矿构造区域人造缺陷体防治冲击地压的方法
CN102678166B (zh) 单一厚煤层区域增透提高瓦斯抽采率的方法
CN105804786B (zh) 一种松软煤层底板穿层钻孔压冲增透方法
CN102777185A (zh) 一种斜井井筒施工工艺
CN113279811B (zh) 一种特厚煤层上分层老空区顶板再造方法及施工方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant