[发明专利]一种确定煤矿瓦斯抽采钻孔注浆密封最佳注浆压力的方法

权利要求书

1.一种确定煤矿瓦斯抽采钻孔注浆密封最佳注浆压力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、在目标煤层选取大块煤样品制备标准煤柱试样若干，在若干试样中选取裂隙最为发育的试验样品；

步骤二、将选定的试验样品进行工业CT扫描，并将扫描结果导入CT重构软件进行三维数字化岩心重构，通过对软件中的数字化岩心的光度阈值分割，筛选出煤的阈值区间和裂隙的阈值区间，并以此为依据建立含裂隙煤岩的三维数字化物理模型；

步骤三、以上述三维数字化物理模型为模板，采用3D打印技术生成人造煤岩样品若干枚，并做好编号；

步骤四、将人造煤岩样品装入高压注浆容器中密封，通过注浆泵向高压注浆容器注入浆液，注浆压力为0.7MPa，稳压注浆1min；

步骤五、在浆液失去流动性和初凝前将注浆泵和高压注浆容器卸压，取出人造煤岩样品清理外表浆液并标记注浆压力；

步骤六、选取新的人造煤岩样品重复步骤四和步骤五操作，设定注浆压力分别为1.0MPa、1.3MPa、1.6MPa、1.9MPa、2.2MPa、2.5MPa、2.8MPa、3.1MPa，对每个注浆压力对应的人造煤岩样品做好标记；

步骤七、待上述不同注浆压力下注浆充填的含裂隙的人造煤岩样品完全凝固后，将其放入干燥箱中干燥至少24小时；

步骤八、将干燥后的人造煤岩样品进行工业CT扫描，并将扫描结果导入CT重构软件中进行三维成像，筛选注浆材料固结后注浆浸入体的阈值区间，并通过阈值分割在软件中呈现不同注浆压力的注浆浸入体的立体形态，通过软件命令计算不同注浆压力的注浆浸入体体积；

步骤九、对人造煤岩样品的注浆压力与其对应的注浆浸入体体积数据进行分析，找出注浆压力升高而注浆浸入体体积没有明显增加的点，确定为实验室测定的注浆压力向裂隙中渗透的极限压力值P₁；

步骤十、选取与实验室试验样品相同，且同为一个井田区域内的煤层，避开大的围岩裂隙区和构造应力不稳定区域，对若干个钻孔以相同的注浆工艺注浆密封，直至密封段出现泄漏，分别记录泄漏时的注浆压力，并计算该区域所能承受的最大注浆压力P₂；

步骤十一、选出最佳注浆压力值，若P₁≤P₂，选择P₁作为最佳注浆压力值；若P₁＞P₂，选择P₂作为最佳注浆压力值。

2.根据权利要求1所述的一种确定煤矿瓦斯抽采钻孔注浆密封最佳注浆压力的方法，其特征在于：所述步骤一中裂隙最为发育的样品，要求该样品裂隙外表面张开度大于0.5mm，并肉眼可见裂隙延伸到样品内部较深。

3.根据权利要求1所述的一种确定煤矿瓦斯抽采钻孔注浆密封最佳注浆压力的方法，其特征在于：所述步骤二中CT扫描精度不小于50微米。

4.根据权利要求1所述的一种确定煤矿瓦斯抽采钻孔注浆密封最佳注浆压力的方法，其特征在于：所述步骤三3D打印时将煤基质部分打印为固体结构，将裂隙部分打印为实体的孔洞，并且打印精度不小于50微米，打印材料为光聚合物材料。

5.根据权利要求1所述的一种确定煤矿瓦斯抽采钻孔注浆密封最佳注浆压力的方法，其特征在于：所述步骤四采用的浆液为速凝水泥与水混合物，所述速凝水泥由超细水泥、双快水泥、悬浮剂复合而成。

6.根据权利要求1所述的一种确定煤矿瓦斯抽采钻孔注浆密封最佳注浆压力的方法，其特征在于：每次装入高压注浆容器的人造煤岩样品数量不低于三个，对于同一个注浆压力的样品的注浆浸入体体积求其平均值作为该注浆压力下的注浆浸入体的体积。

7.根据权利要求1所述的一种确定煤矿瓦斯抽采钻孔注浆密封最佳注浆压力的方法，其特征在于：所述步骤九中，以若干人造煤岩样品不同的注浆压力作为X轴数据，以所对应的浆液注浆浸入体体积作为Y轴数据通过绘图软件绘制二维散点图，在图上找出注浆压力升高而注浆浸入体体积没有明显增加的点，确定为注浆压力向裂隙中渗透的极限压力值P₁。