[发明专利]微波加热弱化下伏煤层开采厚硬顶板强矿压的方法和装置

摘要

本发明公开了一种微波加热弱化下伏煤层开采厚硬顶板强矿压的方法和装置。本发明在上覆煤层采煤工作面底板向下伏煤层厚硬顶板打一排孔，孔间距d为6～18米，钻孔沿上覆煤层采煤工作面推进方向垂直布置，在上覆煤层开采时，弱化下伏煤层开采厚硬顶板强矿压。本发明充分利用微波加热破岩的高效率、能量密度大、适应性广、穿透性强等特点，在上覆煤层开采时，对下伏煤层厚硬顶板进行预裂，达到弱化下伏煤层开采厚硬顶板强矿压的目的，从而实现煤矿绿色开采，安全生产。

主权项

1.一种微波加热弱化下伏煤层开采厚硬顶板强矿压的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，开采上覆煤层时，在上覆煤层采煤工作面将微波功率控制器—大功率微波发生器—圆形波导—波导转换器—同轴波导—微波发射器连接；同时用耐高温导线将微波功率控制器的一端与温度监测器—温度传感器连接；再用信号传输线将微波功率控制器的另一端与数据采集仪—信号放大器—检波探头连接，最后将储水罐—高压泵—冷却器—大功率微波发生器连接形成完整回路，通过微波发生器冷却控制阀控制开关；并与井下供电系统相连接；步骤二，在上覆煤层采煤工作面底板向下伏煤层厚硬顶板打一排孔，孔间距d为6～18米，钻孔沿上覆煤层采煤工作面推进方向垂直布置，第一个钻孔称为微波加热致裂钻孔，第二个钻孔称为检波钻孔；步骤三，将同轴波导、微波发射器，布置在步骤二钻取的微波加热致裂钻孔深处，耐高温导线、温度传感器布置在微波发射器上方，同时将信号传输线、检波探头布置在步骤二钻取的检波钻孔底部；步骤四，启动大功率微波发生器，微波能量通过圆形波导—波导转换器—同轴波导输送至微波发射器，最终通过微波发射器辐射出的微波作用在下伏煤层厚硬顶板；同时通过温度监测器查看温度传感器对微波加热致裂钻孔附近厚硬顶板温度的监测，检波探头接收到微波发射器发出的信号，通过信号放大器—信号传输线传到数据采集仪，并分析接收到的反射波形延迟时间频谱情况，对下伏煤层厚硬顶板的致裂效果进行分析，操作微波功率控制器从而调整微波频率及加热功率，微波加热温度，直至微波加热致裂钻孔周围的厚硬顶板实现致裂；步骤五，关闭大功率微波发生器，回收同轴波导、微波发射器，耐高温导线、温度传感器，信号传输线、检波探头，然后打开微波发生器冷却控制阀，储水罐的水经过高压泵—冷却器—大功率微波发生器回到储水罐，对大功率微波发生器进行冷却降温后，关闭微波发生器冷却控制阀；步骤六，在微波加热致裂钻孔深处加入微波强吸收介质，最后封堵微波加热致裂钻孔；步骤七，将检波钻孔作为下一个微波加热致裂钻孔，相邻的未致裂钻孔作为新的检波钻孔，重复步骤三至步骤六，直至步骤二钻取的钻孔周围的厚硬顶板全部致裂完成，实现弱化下伏煤层开采厚硬顶板强矿压的目的；步骤八，当上覆煤层采煤工作面继续推进时，重复步骤二至步骤七，直至上覆煤层开采结束。