一種用于井下煤層巷道快速掘進(jìn)的脹裂增透方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤層壓裂增透的方法，尤其是一種用于井下煤層巷道快速掘進(jìn)的脹裂增透方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)大多數(shù)煤層具有高瓦斯、高吸附性、低透氣性的特點(diǎn)，而且隨著煤層開(kāi)采深度的增加，低透氣性問(wèn)題更為突出，這給煤層巷道掘進(jìn)帶來(lái)安全隱患，并嚴(yán)重影響掘進(jìn)速度，導(dǎo)致煤礦采掘接替緊張。目前，我國(guó)高瓦斯低透氣性煤層普遍采用的卸壓增透措施包括水力割縫、水力壓裂、深孔預(yù)裂爆破等。水力割縫強(qiáng)化抽采瓦斯方法技術(shù)工藝復(fù)雜、技術(shù)難度大，割出的縫寬不夠，產(chǎn)生的裂隙少，效果不理想；水力壓裂工藝復(fù)雜，設(shè)備龐大、價(jià)格昂貴，較高的注水壓力容易破壞巷道，誘導(dǎo)煤與瓦斯突出事故；深孔預(yù)裂爆破技術(shù)的裝藥工藝復(fù)雜，在爆破過(guò)程中容易出現(xiàn)“啞炮”等現(xiàn)象，且爆破的巨大能量會(huì)誘導(dǎo)煤與瓦斯突出的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提出了一種在煤層巷道快速掘進(jìn)過(guò)程中有效脹裂增透煤體的方法，以實(shí)現(xiàn)煤層巷道快速掘進(jìn)。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案步驟如下:
a、在煤層內(nèi)巷道的迎頭幾何中心位置開(kāi)孔并施工一個(gè)第一脹裂孔，向第一脹裂孔內(nèi)插入一根第一注漿管，采用聚氨酯對(duì)第一脹裂孔的孔口進(jìn)行密封；
b、在第一脹裂孔的正上方、正下方、正左方和正右方各施工一個(gè)第二脹裂孔，并分別向每個(gè)第二脹裂孔內(nèi)分別插入一根第二注漿管，采用聚氨酯對(duì)每個(gè)第二脹裂孔的孔口進(jìn)行密封；
C、在與第一脹裂孔同水平的第二脹裂孔的正上方、正下方各施工一個(gè)第三脹裂孔，向每個(gè)第三脹裂孔內(nèi)分別插入一根第三注漿管，采用聚氨酯對(duì)每個(gè)第三脹裂孔的孔口進(jìn)行密封；
d、在第一脹裂孔與每個(gè)第三脹裂孔軸心連線的中點(diǎn)各施工一個(gè)抽采孔，并向每個(gè)抽采孔內(nèi)分別插入一根抽采管，孔口采用聚氨酯進(jìn)行密封，打開(kāi)抽采管上設(shè)置的第四閥門(mén)，開(kāi)始抽采巷道前方煤層的瓦斯；
e、由每個(gè)第三注漿管向每個(gè)第三脹裂孔內(nèi)注入生石灰漿液，當(dāng)生石灰漿液從煤層內(nèi)巷道的迎頭滲出時(shí)，關(guān)閉每個(gè)第三注漿管上的第三閥門(mén)，生石灰漿液反應(yīng)產(chǎn)生的脹裂壓力使煤層在每個(gè)第三脹裂孔與每個(gè)抽采孔之間產(chǎn)生第一裂紋；
f、l?3h后，由每個(gè)第二注漿管向每個(gè)第二脹裂孔內(nèi)注入生石灰漿液，當(dāng)生石灰漿液從煤層內(nèi)巷道迎頭滲出時(shí)，關(guān)閉每個(gè)第二注漿管上的第二閥門(mén)，生石灰漿液反應(yīng)產(chǎn)生的脹裂壓力使煤層在每個(gè)第二脹裂孔與每個(gè)第三脹裂孔之間產(chǎn)生第二裂紋，在每個(gè)第二脹裂孔與每個(gè)抽采孔之間產(chǎn)生第一裂紋；
g、l?3h后，由第一注漿管向第一脹裂孔內(nèi)注入生石灰漿液，當(dāng)生石灰漿液從巷道的迎頭滲出時(shí)，關(guān)閉第一注漿管上的第一閥門(mén)，生石灰漿液反應(yīng)產(chǎn)生的脹裂壓力使煤層在每個(gè)第二脹裂孔與第一脹裂孔之間產(chǎn)生第二裂紋，在每個(gè)第二脹裂孔與抽采孔之間產(chǎn)生第一裂紋；
所述的第一脹裂孔、第二脹裂孔、第三脹裂孔和抽采孔的孔徑為Φ70?Φ120πιπι，孔深為40m以上；所述的第一脹裂孔、第二脹裂孔、第三脹裂孔和抽采孔的軸線不相交，且均與巷道的迎頭垂直。
[0005]本發(fā)明的有益效果:
(O向鉆孔當(dāng)中交叉注入生石灰漿液，不同鉆孔互為控制孔，依靠生石灰漿液產(chǎn)生的脹裂壓力使煤層在鉆孔間產(chǎn)生縫隙，已產(chǎn)生的裂紋還可以作為后面鉆孔脹裂時(shí)的自由面，有利于產(chǎn)生裂紋網(wǎng)，從而大幅度提高煤層透氣性。
[0006](2)成本低，所需的生石灰漿液價(jià)格低廉，來(lái)源廣泛；施工過(guò)程安全可靠，無(wú)振動(dòng)、無(wú)飛石、無(wú)噪音、無(wú)污染、無(wú)火源；工藝簡(jiǎn)單，方便人工操作。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明的鉆孔布局示意圖；
圖2是本發(fā)明的鉆孔開(kāi)孔布置A-A剖面示意圖；
圖3是本發(fā)明的鉆孔開(kāi)孔布置B-B剖面示意圖。
[0008]圖中:1-煤層，2-巷道，3-迎頭，4-第一脹裂孔，5-第一注漿管，6_聚氨酯，7_第二脹裂孔，8-第二注漿管，9-第三脹裂孔，10-第三注漿管，11-抽采孔，12-抽采管，13-第四閥門(mén)，14-生石灰漿液，15-第三閥門(mén)，16-第一裂紋，17-第二閥門(mén)，18-第二裂紋，19-第一閥門(mén)。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的說(shuō)明:
如圖1所示，在煤層I內(nèi)巷道2的迎頭3幾何中心位置開(kāi)孔并施工一個(gè)第一脹裂孔4，向第一脹裂孔4內(nèi)插入一根第一注漿管5，采用聚氨酯6對(duì)第一脹裂孔4的孔口進(jìn)行密封；在第一脹裂孔4的正上方、正下方、正左方和正右方各施工一個(gè)第二脹裂孔7，并分別向每個(gè)第二脹裂孔7內(nèi)分別插入一根第二注漿管8，采用聚氨酯6對(duì)每個(gè)第二脹裂孔7的孔口進(jìn)行密封；與第一脹裂孔4同水平的第二脹裂孔7的正上方、正下方各施工一個(gè)第三脹裂孔9，向每個(gè)第三脹裂孔9內(nèi)分別插入一根第三注漿管10，采用聚氨酯6對(duì)每個(gè)第三脹裂孔9的孔口進(jìn)行密封；在第一脹裂孔4與每個(gè)第三脹裂孔9軸心連線的中點(diǎn)各施工一個(gè)抽采孔11，并向每個(gè)抽采孔11內(nèi)分別插入一根抽采管12，孔口采用聚氨酯6進(jìn)行密封；打開(kāi)抽采管上設(shè)置的第四閥門(mén)13，開(kāi)始抽采巷道2前方煤層I的瓦斯；由每個(gè)第三注漿管10向每個(gè)第三脹裂孔9內(nèi)注入生石灰漿液14，當(dāng)生石灰漿液14從巷道2的迎頭3滲出時(shí)，關(guān)閉每個(gè)第三注漿管10上的第三閥門(mén)15，生石灰漿液14反應(yīng)產(chǎn)生的脹裂壓力使煤層I在每個(gè)第三脹裂孔9與每個(gè)抽采孔11之間產(chǎn)生第一裂紋16 ;1?3h后，由每個(gè)第二注漿管8向每個(gè)第二脹裂孔7內(nèi)注入生石灰漿液14，當(dāng)生石灰漿液14從巷道2的迎頭3滲出時(shí)，關(guān)閉每個(gè)第二注漿管8上的第二閥門(mén)17，生石灰漿液14反應(yīng)產(chǎn)生的脹裂壓力使煤層I在每個(gè)第二脹裂孔7與每個(gè)第三脹裂孔9之間產(chǎn)生第二裂紋18，在每個(gè)第二脹裂孔7與每個(gè)抽采孔11之間產(chǎn)生第一裂紋16 ；1?3h后，由第一注楽管5向第一脹裂孔4內(nèi)注入生石灰楽液14，當(dāng)生石灰漿液14從巷道2的迎頭3滲出時(shí)，關(guān)閉第一注漿管5上的第一閥門(mén)19，生石灰漿液14反應(yīng)產(chǎn)生的脹裂壓力使煤層I在每個(gè)第二脹裂孔7與第一脹裂孔4之間產(chǎn)生第二裂紋18，在每個(gè)第二脹裂孔7與抽采孔11之間產(chǎn)生第一裂紋16。
[0010]所述生石灰漿液為質(zhì)量比是水:灰=1:1.5-2 ;灰由生石灰、水硬性物質(zhì)、延緩劑、減水劑組成，其中:生石灰、水硬性物質(zhì)、延緩劑、減水劑質(zhì)量比為50:10:5:1。
[0011]所述水硬性物質(zhì)為硅酸鹽水泥；延緩劑為碳酸鈉；減水劑為萘系高效減水劑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于井下煤層巷道快速掘進(jìn)的脹裂增透方法，其特征在于包括如下步驟: a、在煤層內(nèi)巷道的迎頭幾何中心位置開(kāi)孔并施工一個(gè)第一脹裂孔，向第一脹裂孔內(nèi)插入一根第一注漿管，采用聚氨酯對(duì)第一脹裂孔的孔口進(jìn)行密封； b、在第一脹裂孔的正上方、正下方、正左方和正右方各施工一個(gè)第二脹裂孔，并分別向每個(gè)第二脹裂孔內(nèi)分別插入一根第二注漿管，采用聚氨酯對(duì)每個(gè)第二脹裂孔的孔口進(jìn)行密封； C、在與第一脹裂孔同水平的第二脹裂孔的正上方、正下方各施工一個(gè)第三脹裂孔，向每個(gè)第三脹裂孔內(nèi)分別插入一根第三注漿管，采用聚氨酯對(duì)每個(gè)第三脹裂孔的孔口進(jìn)行密封； d、在第一脹裂孔與每個(gè)第三脹裂孔軸心連線的中點(diǎn)各施工一個(gè)抽采孔，并向每個(gè)抽采孔內(nèi)分別插入一根抽采管，孔口采用聚氨酯進(jìn)行密封，打開(kāi)抽采管上設(shè)置的第四閥門(mén)，開(kāi)始抽采巷道前方煤層的瓦斯； e、由每個(gè)第三注漿管向每個(gè)第三脹裂孔內(nèi)注入生石灰漿液，當(dāng)生石灰漿液從煤層內(nèi)巷道的迎頭滲出時(shí)，關(guān)閉每個(gè)第三注漿管上的第三閥門(mén)，生石灰漿液反應(yīng)產(chǎn)生的脹裂壓力使煤層在每個(gè)第三脹裂孔與每個(gè)抽采孔之間產(chǎn)生第一裂紋； f、l?3h后，由每個(gè)第二注漿管向每個(gè)第二脹裂孔內(nèi)注入生石灰漿液，當(dāng)生石灰漿液從巷道的迎頭滲出時(shí)，關(guān)閉每個(gè)第二注漿管上的第二閥門(mén)，生石灰漿液反應(yīng)產(chǎn)生的脹裂壓力使煤層在每個(gè)第二脹裂孔與每個(gè)第三脹裂孔之間產(chǎn)生第二裂紋，在每個(gè)第二脹裂孔與每個(gè)抽采孔之間產(chǎn)生第一裂紋； g、l?3h后，由第一注漿管向第一脹裂孔內(nèi)注入生石灰漿液，當(dāng)生石灰漿液從巷道的迎頭滲出時(shí)，關(guān)閉第一注漿管上的第一閥門(mén)，生石灰漿液反應(yīng)產(chǎn)生的脹裂壓力使煤層在每個(gè)第二脹裂孔與第一脹裂孔之間產(chǎn)生第二裂紋，在每個(gè)第二脹裂孔與抽采孔之間產(chǎn)生第一裂紋。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下煤層巷道快速掘進(jìn)的脹裂增透方法，其特征在于所述的第一脹裂孔、第二脹裂孔、第三脹裂孔、抽采孔的軸線均與巷道的迎頭垂直。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下煤層巷道快速掘進(jìn)的脹裂增透方法，其特征在于所述的每個(gè)第二脹裂孔與第一脹裂孔均相距100~150cm，每個(gè)第三脹裂孔與相鄰第二脹裂孔均相距100~150cm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于井下煤層巷道快速掘進(jìn)的脹裂增透方法，其特征在于所述的生石灰漿液的注漿壓力為I?3MPa。
【專利摘要】一種用于井下煤層巷道快速掘進(jìn)的脹裂增透方法，尤其適用于高瓦斯低透氣性煤層巷道超前預(yù)抽。在煤層巷道迎頭的幾何中心位置施工第一類脹裂孔，在第一類脹裂孔的正上方、正下方、正左方和正右方施工第二類脹裂孔，在與第一類脹裂孔同水平的第二類脹裂孔的正上方、正下方施工第三類脹裂孔，在第一類脹裂孔與第三類脹裂孔連線的中點(diǎn)施工抽采孔，鉆孔結(jié)束后往三類脹裂孔中交叉注入生石灰漿液，脹裂孔互為彼此的控制孔，依靠其產(chǎn)生的脹裂壓力使各類孔間產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋，從而大幅度增加煤層透氣性，提高瓦斯抽采效率，加快煤層巷道掘進(jìn)速度。該方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，所用漿液來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，成本低。
【IPC分類】E21F7/00, E21B43/26, E21B33/13
【公開(kāi)號(hào)】CN104912588
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510249945
【發(fā)明人】胡勝勇, 崔東林, 馮國(guó)瑞, 高磊, 陳少林, 高嬙, 張鈺亭, 李振, 張奡
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月18日