[发明专利]一种顶煤弱化的化学方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿开采领域，具体是提高低煤阶硬煤层放顶效果的开采技术。

背景技术

当前，我国厚及特厚煤层高效集约化开采主要是综采放顶煤技术，放顶煤开采是解决厚煤层、特厚煤层开采的一种重要技术。可以实现一次采全厚，从而降低材料消耗，提高煤炭回采率，有效解决自然发火问题，实现高产高效的效果。但目前放顶煤开采还存在许多难题，如坚硬煤层顶煤破碎和垮落困难，不易冒落，资源回收率低等。如何提高顶煤的冒放性是一项长期研究的课题。

目前我国顶煤弱化技术主要有注水软化、高压注水致裂和爆破等方法。注水弱化顶煤技术存在在顶板上封孔难度大，且放顶有效性、时效性较差的问题；爆破放顶方法解决放顶问题效果较好，但是可控性差，放炮过程容易产生大量粉尘，恶化工作面环境，产生的火花，也可能引起瓦斯爆炸，造成人员伤亡和财产损失。

由于镜质组反射率＜0.6％的煤中含有大量可被碱溶解的腐植酸等有机物，碱溶液浸泡煤层后，煤体力学强度急剧降低，向煤层中注入碱溶液可以达到弱化顶煤的目的。与传统的顶煤弱化工艺相比，该工艺操作简单，可控性好，且成本低廉，顶煤弱化效果好，有效解决了放顶煤开采中顶煤垮落困难、采出率低等问题。

发明内容

为解决放顶煤开采中顶煤垮落困难、采出率低的问题，本发明采用如下技术方案：

依次包括以下步骤：

(1)、选择镜质组反射率R_o,max＜0.6％且顶煤坚硬、完整、难以垮落的煤层；

(2)、通过不同方式向煤层中打钻孔，然后封孔；

(3)、配置碱溶液，并向钻孔中注入配置好的碱溶液，保证浸泡时间6小时以上；

(4)、按照常规放顶煤开采工序组织后续生产；

(5)、与传统注水致裂或者松动爆破等物理措施比较，检验化学方法提高煤层放顶效果。

所述的步骤(1)选择镜质组反射率R_o,max＜0.6％且顶煤坚硬、完整、难以垮落的煤层；

所述的步骤(3)中[OH-]＞1mol/L，[OH-]可与煤发生化学反应，煤体力学强度急剧降低，从而达到破碎顶煤的目的。

所述步骤(3)中确定碱溶液的浸泡时间原则：长焰煤浸泡时间不低于10小时，褐煤浸泡时间不低于6小时。

采用上述技术方案，当注入的碱溶液与煤层接触后，可以与煤中有机组分发生化学反应，使煤体力学强度急剧降低，导致顶煤破碎。如何及时放顶是放顶煤开采中的重要一环，本发明为实现顶煤弱化，破碎顶煤，及时放顶以及提高顶煤采出率有重要意义。

本发明主要针对镜质组反射率R_o,max＜0.6％的完整、坚硬顶煤难以垮落煤层，将碱溶液注入煤层，通过溶液产生的压力使煤层产生裂隙，同时碱溶液与煤中的有机组分反应，降低煤层应力，进一步弱化顶煤。具有方法操作简单，可控性好，且成本低廉，顶煤弱化效果好，有效解决了放顶煤开采中顶煤垮落困难、采出率低等问题。

具体实施方式

在下文中，现在将更充分地描述本发明，示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。

(1)、选择褐煤且顶煤坚硬、完整难以垮落的煤层；

(2)、在放顶煤开采过程中，向支架上方煤层打钻孔；

(3)、采用水泥或者聚氨酯等方式封孔；

(4)、配置[OH-]＝2mol/L的碱溶液；

(5)、向钻孔中注入配置好的碱溶液至一定压力，如10MPa，并浸泡6小时以上；

(6)、按照常规放顶煤开采工序组织后续生产；

(7)、与传统注水致裂或者松动爆破等物理措施比较，检验化学方法提高煤层放顶的效果。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。