[发明专利]一种煤矿坚硬顶板注浆压裂方法及系统在审

专利信息
申请号: 201810594649.9 申请日: 2018-06-11
公开(公告)号: CN108756883A 公开(公告)日: 2018-11-06
发明(设计)人: 吴学明;王苏健;刘孝贤;苗彦平;黄克军;刘文静 申请(专利权)人: 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司
主分类号: E21C41/18 分类号: E21C41/18
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 徐文权
地址: 710077 陕西省西安市*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 坚硬顶板 压裂 注浆 煤矿 注浆封孔器 顶板压力 反应原理 密封膜袋 体积膨胀 巷道顶板 注浆设备 裂隙 顶板孔 工程量 放顶 井下 临空 煤体 钻孔 膨胀
【说明书】:

发明公开一种煤矿坚硬顶板注浆压裂方法及系统,本发明利用搅拌‑注浆设备和注浆封孔器装置将化学膨胀浆液注入顶板孔内,孔内装有密封膜袋,起到注浆时浆液不向孔周围裂隙流失的作用,借助浆液的体积膨胀反应原理,将设计好的巷道顶板临空钻孔压裂,起到破坏坚硬顶板整体性的作用。本发明可解决煤矿坚硬顶板悬顶、末采段顶板压力以及坚硬煤体放顶问题。本发明具有井下操作工程量小、劳动强度低、压裂效果好等特点。

技术领域

本发明主要涉及煤矿井下工程技术领域,尤其涉及工作面两顺槽端头、切眼工作面及末采段回撤巷道上方坚硬顶板压裂等工程领域,具体涉及一种煤矿坚硬顶板注浆压裂方法及系统。

背景技术

关于坚硬顶板的卸压方法,国内常见的方法主要有采后两巷断顶法、小孔径浅孔放顶法、采前深孔预裂爆破、CO2爆破至裂、高压水压裂以及注水软化至裂等方法,但目前的这些方法要么存在施工量以及难度大的问题,要么在施工过程中,有些方法需要用到炸药进行爆破,爆破产生的噪声大,同时还会产生粉尘及有害气体,造成井下的污染较大,若采用爆破的手段,井下产生的热量也比较高,影响采煤的安全。

发明内容

本发明的目的在于弥补上述不足,提供一种煤矿坚硬顶板注浆压裂方法及系统,以解决煤矿井下工作面端头悬顶灾害、末采段坚硬顶板垮落问题,具有工程量小、劳动强度低、无噪声、无污染、发热量小、成本低以及作业相对安全的特点。

为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:

一种煤矿坚硬顶板注浆压裂方法,包括以下步骤:

步骤一,在采煤工作面超前段,沿着巷道轴向,每间隔预设距,向实体煤帮上方布置一组孔,每组孔包括顶板压裂孔和临空孔;

步骤二,向顶板压裂孔内设置密封膜袋;

步骤三,在设置有密封膜袋的顶板压裂孔的孔口位置安装注浆封孔器;

步骤四,在采煤工作面超前段,沿着巷道轴向,依次向每组顶板压裂孔内注浆,注浆时,从顶板压裂孔中的注浆封孔器向顶板压裂孔内注浆,直至所有顶板压裂孔内充满浆液;浆液在顶板压裂孔内进行反应,并发生膨胀,使顶板压裂;

在浆液反应过程中,通过临空孔对顶板压裂孔内的压裂效果持续监测。

步骤一中,每组孔中,顶板压裂孔和临空孔为一组向煤体上方顶板侧倾斜的上下平行孔,倾斜角20°~45°;相邻两组顶板压裂孔之间的距离为15m~20m,顶板压裂孔和临空孔的孔口间距为50cm~70cm,孔径为60mm~95mm,孔深为20m~40m。

顶板压裂孔的孔深比临空孔的孔深小2~3m。

步骤一中,采煤工作面超前段为两顺槽超前段。

在两顺槽超前段布置孔时,从超前工作面20m开始布置孔,一次设计长度为100m~200m。

密封膜袋的材质为PE,直径为10cm~12cm。

注浆的浆液为注浆材料和水按照质量比为(2.5~3.8):1的比例混合均匀配制而成,浆液的配置时间和注入时间之和不大于10分钟。

注浆压力不小于10MPa,流量不低于80L/min。

一种煤矿坚硬顶板注浆压裂系统,包括搅拌-注浆设备、注浆封孔装置以及密封膜袋推送杆,搅拌-注浆设备包括依次相连的搅拌机、注浆机以及出浆管,注浆封孔装置包括注浆封孔器,注浆封孔器上连接有进浆杆和打压泵,进浆杆与出浆管连接。

密封膜袋推送杆包括若干节能够插接连接的圆管,每节圆管的长度为2.0m~4.0m,外径为20mm~40mm。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

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