[发明专利]一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法

说明书

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%，余量为水，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据为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。