[发明专利]一种酸化消突效果评判方法

说明书

发明提供一种酸化消突效果评判方法。该方法包括测量地应力值、查明煤样中可溶蚀矿物、实施酸化增透措施、测定煤层的膨胀变形量、计算酸化作用煤体溶蚀矿物平均厚度和评判酸化增透措施等步骤。该方法可以对酸化作用后的煤体是否消突进行准确估计，确定酸化卸压消突范围。为酸化防突范围的精准确定提供了依据，基本上保障了酸化对突出煤层消突的真实性和客观性，能够获得较为真实的无突出危险性范围，为被煤矿安全开采提供有力保障。

技术领域

本发明涉及矿山工程领域，特别涉及一种通过酸化消除煤与瓦斯突出危险性的方法。

背景技术

在煤与瓦斯突出的治理过程中，如何降低地应力、增加渗透率、提高瓦斯抽采效果，是煤与瓦斯突出防治的关键。石炭-二叠纪煤层是我国目前主要的开采煤层，约70％的煤与瓦斯突出发生在石炭-二叠纪中，方解石在石炭-二叠纪中普遍发育，如能利用酸化作用使得煤层中的可溶性矿物溶解于酸中，形成新的裂隙空间，煤体膨胀变形，地应力降低，渗透率增加，瓦斯解吸运移，则可以有效降低或消除煤的突出危险性。

煤与瓦斯突出的综合作用假说已被业界广泛认同，对于不同的矿井，其煤层的物理力学性质、所处的应力状态均不同。与常规水力化措施不同，煤体经过酸化处理后瓦斯解吸煤体强度得到一定程度增加，但同时酸化作用使得煤体材料相对劣化，相对普通的水力化措施作用后，其较容易发生煤与瓦斯突出，因此单纯依靠残余瓦斯含量、压力等的判定准则已经不适用于酸化防突的措施，不能较好地运用于酸化作用措施后的煤与瓦斯突出判定。

因此，亟需开发一种考虑酸化对煤体的劣化作用的判别准则。

发明内容

本发明的目的是提供一种酸化消突效果评判方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种酸化消突效果评判方法，包括以下步骤：

1)测量待瓦斯治理区域煤层的地应力值并进行取样。进行弹模量测定试验，确定煤样的弹性模量和泊松比参数。

2)利用X射线衍射及荧光光谱查明煤样中可与酸反应的可溶蚀矿物种类，并利用标定法确定各类可溶蚀矿物的含量。其中，所述可溶蚀矿物包括方解石、碳酸盐岩、硅酸盐岩和硫化物。

3)实施酸化增透措施，并采用深部基点法测定煤层的膨胀变形量δ。

4)测定步骤3)中返排残液的离子浓度。计算各类可溶蚀矿物的累计溶解质量。进而计算可溶蚀矿物的体积。

5)依据酸化作用范围计算酸化作用煤体溶蚀矿物平均厚度h。

6)评判酸化增透措施是否消除煤层的突出危险性。其中，当时，认定达到消突标准。式中，M为煤层的厚度。

进一步，步骤6)之后，还具有划定突出危险区和无突出危险区的相关步骤。

进一步，步骤1)中，采用空心包体钻孔应力解除法测量待瓦斯治理区域煤层的地应力值并进行取样。

进一步，步骤3)具体包括以下步骤：

3.1)依次施工酸化钻孔和煤体膨胀变形量测量钻孔。

3.2)在施工酸化钻孔孔口连接酸化注入设备，并进行封孔。

3.3)将扩张式煤层顶板基点固定器和扩张式煤层底板基点固定器送入煤体膨胀变形量测量钻孔中。其中，所述扩张式煤层顶板基点固定器推送至煤层顶板指定位置并固定安装。所述扩张式煤层底板基点固定器推送至煤层底板指定位置并固定安装。所述扩张式煤层顶板基点固定器和扩张式煤层底板基点固定器配有基点测定线。所述基点测定线的一端穿入扩张式煤层顶板基点固定器或扩张式煤层底板基点固定器，另一端从煤体膨胀变形量测量钻孔的孔口引出。所述基点测定线的引出端绕设过摩擦轮后悬挂重锤。

3.4)开启酸化注入设备。酸性溶液与煤层充分反应后，将残液排出。