[发明专利]一种强冲击倾向煤层均匀注水防灾方法

说明书

本发明公开一种强冲击倾向煤层均匀注水防灾方法，涉及强冲击倾向煤层注水防灾技术领域。该方法需要用到复合疏水剂、亲水剂和疏水聚酯颗粒，所涉及的注水防灾装置包括远红外加热系统、压力监测系统、温度监测系统、注水系统以及集成控制单元等。在注水过程中，通过将复合疏水剂、亲水剂和疏水聚酯颗粒分阶段注入，实现注水过程中渗流与润湿分步且强化进行，达到煤层均匀注水的目的，有效避免在注水过程中的不均匀润湿造成的冲击地压风险；而且本发明采用疏水聚酯颗粒等实现微裂隙的封堵，疏水聚酯颗粒后期在远红外加热条件下发生分解，进而溶解于水中，相比于加入增稠剂调整压注液粘度的方式，可解决残渣遗留的问题，降低对煤层地质的损害。

技术领域

本发明涉及煤层注水领域，具体地说是涉及一种强冲击倾向煤层均匀注水防灾方法。

背景技术

冲击地压是一种破坏性极强的地质灾害事故。而煤层注水技术可以增强煤体塑性，降低冲击地压发生的风险。然而煤层注水是以注水中心为半径逐渐向周边裂隙、微裂隙、孔隙中渗流和润湿的过程，在钻孔布设密度有限的情况下，传统注水方式会导致注水区域内煤层含水率不均匀分布，进而导致该区域煤层弹塑性分布不均，出现应力集中现象，加剧诱发冲击地压的风险。

为了提高均匀注水防灾效果，现有专利也有采用煤层分步注水精准控制的方式，该方式虽可提高均匀注水效果，但主要是通过配合调整压注液的粘稠度和压注液的注入压力进行实现，粘稠度调整时需要在不同阶段加入增稠剂、溶解剂等，而增稠剂多是聚合物高分子，在注入地层中后虽然后期会进行部分溶解，但仍会有一些残渣遗留，对煤层地质造成不可逆损害。另外，上述方式还需要配合注入压力的不断变化，过程复杂，实现难度大。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出一种强冲击倾向煤层均匀注水防灾方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种强冲击倾向煤层均匀注水防灾方法，其采用均匀注水防灾装置，该装置包括注水系统、远红外加热系统、压力监测系统和温度监测系统；

所述注水系统包括水泵、注水管路、第一水箱和第二水箱，水泵的出水端与注水管路的一端连接，在注水管路上连接有疏水聚酯颗粒添加装置，水泵的进水端与水输送主管线的一端连接，水输送主管线的另一端分别连接第一支线和第二支线，第一支线与第一水箱相连接，第二支线与第二水箱相连接，在第一支线上设置有第一阀门，在第二支线上设置有第二阀门；

所述远红外加热系统包括远红外加热发生端和支撑管，支撑管包括外花管和防水管，外花管的末端顶部及侧壁开设若干个通孔，防水管的末端封闭，防水管设置于外花管的内部，远红外加热发生端设置于防水管的内部；

所述压力监测系统包括压力传感器，温度监测系统包括温度传感器，水泵、压力传感器、温度传感器和远红外加热发生端均与集成控制单元相连；

该均匀注水防灾方法包括以下步骤：

(1)钻孔布置

在巷道沿煤层走向布置注水钻孔，将注水管路末端、压力传感器以及温度传感器伸入钻孔内部，同时，将支撑管末端及其内部远红外加热发生端一起伸入注水钻孔内，采用封孔材料进行封孔，远红外加热发生端、压力传感器和温度传感器分别通过数据传输线缆与集成控制单元相连；

(2)微裂隙封堵与均匀渗流

在第一水箱内加入复合疏水剂，在第二水箱内加入亲水剂，先开启第一阀门，关闭第二阀门，启动水泵，打开疏水聚酯颗粒添加装置，通过注水管路向注水钻孔内注入压力水，疏水聚酯颗粒随压力水进入煤层中封堵微裂隙，对煤层中开度在0.01μm至1μm范围的微裂隙进行封堵处理；由于微裂隙被封堵，水更容易沿较大煤层裂隙向钻孔周边较远区域流动；同时，水中的复合疏水剂与煤壁表面形成抗水结构，增强煤的疏水性；