一种用于井下煤层巷道快速掘进的胀裂增透方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤层压裂增透的方法，尤其是一种用于井下煤层巷道快速掘进的胀裂增透方法。
【背景技术】
[0002]我国大多数煤层具有高瓦斯、高吸附性、低透气性的特点，而且随着煤层开采深度的增加，低透气性问题更为突出，这给煤层巷道掘进带来安全隐患，并严重影响掘进速度，导致煤矿采掘接替紧张。目前，我国高瓦斯低透气性煤层普遍采用的卸压增透措施包括水力割缝、水力压裂、深孔预裂爆破等。水力割缝强化抽采瓦斯方法技术工艺复杂、技术难度大，割出的缝宽不够，产生的裂隙少，效果不理想；水力压裂工艺复杂，设备庞大、价格昂贵，较高的注水压力容易破坏巷道，诱导煤与瓦斯突出事故；深孔预裂爆破技术的装药工艺复杂，在爆破过程中容易出现“哑炮”等现象，且爆破的巨大能量会诱导煤与瓦斯突出的发生。
【发明内容】
[0003]本发明目的是克服已有技术中的不足之处，提出了一种在煤层巷道快速掘进过程中有效胀裂增透煤体的方法，以实现煤层巷道快速掘进。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案步骤如下:
a、在煤层内巷道的迎头几何中心位置开孔并施工一个第一胀裂孔，向第一胀裂孔内插入一根第一注浆管，采用聚氨酯对第一胀裂孔的孔口进行密封；
b、在第一胀裂孔的正上方、正下方、正左方和正右方各施工一个第二胀裂孔，并分别向每个第二胀裂孔内分别插入一根第二注浆管，采用聚氨酯对每个第二胀裂孔的孔口进行密封；
C、在与第一胀裂孔同水平的第二胀裂孔的正上方、正下方各施工一个第三胀裂孔，向每个第三胀裂孔内分别插入一根第三注浆管，采用聚氨酯对每个第三胀裂孔的孔口进行密封；
d、在第一胀裂孔与每个第三胀裂孔轴心连线的中点各施工一个抽采孔，并向每个抽采孔内分别插入一根抽采管，孔口采用聚氨酯进行密封，打开抽采管上设置的第四阀门，开始抽采巷道前方煤层的瓦斯；
e、由每个第三注浆管向每个第三胀裂孔内注入生石灰浆液，当生石灰浆液从煤层内巷道的迎头渗出时，关闭每个第三注浆管上的第三阀门，生石灰浆液反应产生的胀裂压力使煤层在每个第三胀裂孔与每个抽采孔之间产生第一裂纹；
f、l?3h后，由每个第二注浆管向每个第二胀裂孔内注入生石灰浆液，当生石灰浆液从煤层内巷道迎头渗出时，关闭每个第二注浆管上的第二阀门，生石灰浆液反应产生的胀裂压力使煤层在每个第二胀裂孔与每个第三胀裂孔之间产生第二裂纹，在每个第二胀裂孔与每个抽采孔之间产生第一裂纹；
g、l?3h后，由第一注浆管向第一胀裂孔内注入生石灰浆液，当生石灰浆液从巷道的迎头渗出时，关闭第一注浆管上的第一阀门，生石灰浆液反应产生的胀裂压力使煤层在每个第二胀裂孔与第一胀裂孔之间产生第二裂纹，在每个第二胀裂孔与抽采孔之间产生第一裂纹；
所述的第一胀裂孔、第二胀裂孔、第三胀裂孔和抽采孔的孔径为Φ70?Φ120πιπι，孔深为40m以上；所述的第一胀裂孔、第二胀裂孔、第三胀裂孔和抽采孔的轴线不相交，且均与巷道的迎头垂直。
[0005]本发明的有益效果:
(O向钻孔当中交叉注入生石灰浆液，不同钻孔互为控制孔，依靠生石灰浆液产生的胀裂压力使煤层在钻孔间产生缝隙，已产生的裂纹还可以作为后面钻孔胀裂时的自由面，有利于产生裂纹网，从而大幅度提高煤层透气性。
[0006](2)成本低，所需的生石灰浆液价格低廉，来源广泛；施工过程安全可靠，无振动、无飞石、无噪音、无污染、无火源；工艺简单，方便人工操作。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的钻孔布局示意图；
图2是本发明的钻孔开孔布置A-A剖面示意图；
图3是本发明的钻孔开孔布置B-B剖面示意图。
[0008]图中:1-煤层，2-巷道，3-迎头，4-第一胀裂孔，5-第一注浆管，6_聚氨酯，7_第二胀裂孔，8-第二注浆管，9-第三胀裂孔，10-第三注浆管，11-抽采孔，12-抽采管，13-第四阀门，14-生石灰浆液，15-第三阀门，16-第一裂纹，17-第二阀门，18-第二裂纹，19-第一阀门。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明:
如图1所示，在煤层I内巷道2的迎头3几何中心位置开孔并施工一个第一胀裂孔4，向第一胀裂孔4内插入一根第一注浆管5，采用聚氨酯6对第一胀裂孔4的孔口进行密封；在第一胀裂孔4的正上方、正下方、正左方和正右方各施工一个第二胀裂孔7，并分别向每个第二胀裂孔7内分别插入一根第二注浆管8，采用聚氨酯6对每个第二胀裂孔7的孔口进行密封；与第一胀裂孔4同水平的第二胀裂孔7的正上方、正下方各施工一个第三胀裂孔9，向每个第三胀裂孔9内分别插入一根第三注浆管10，采用聚氨酯6对每个第三胀裂孔9的孔口进行密封；在第一胀裂孔4与每个第三胀裂孔9轴心连线的中点各施工一个抽采孔11，并向每个抽采孔11内分别插入一根抽采管12，孔口采用聚氨酯6进行密封；打开抽采管上设置的第四阀门13，开始抽采巷道2前方煤层I的瓦斯；由每个第三注浆管10向每个第三胀裂孔9内注入生石灰浆液14，当生石灰浆液14从巷道2的迎头3渗出时，关闭每个第三注浆管10上的第三阀门15，生石灰浆液14反应产生的胀裂压力使煤层I在每个第三胀裂孔9与每个抽采孔11之间产生第一裂纹16 ;1?3h后，由每个第二注浆管8向每个第二胀裂孔7内注入生石灰浆液14，当生石灰浆液14从巷道2的迎头3渗出时，关闭每个第二注浆管8上的第二阀门17，生石灰浆液14反应产生的胀裂压力使煤层I在每个第二胀裂孔7与每个第三胀裂孔9之间产生第二裂纹18，在每个第二胀裂孔7与每个抽采孔11之间产生第一裂纹16 ；1?3h后，由第一注楽管5向第一胀裂孔4内注入生石灰楽液14，当生石灰浆液14从巷道2的迎头3渗出时，关闭第一注浆管5上的第一阀门19，生石灰浆液14反应产生的胀裂压力使煤层I在每个第二胀裂孔7与第一胀裂孔4之间产生第二裂纹18，在每个第二胀裂孔7与抽采孔11之间产生第一裂纹16。
[0010]所述生石灰浆液为质量比是水:灰=1:1.5-2 ;灰由生石灰、水硬性物质、延缓剂、减水剂组成，其中:生石灰、水硬性物质、延缓剂、减水剂质量比为50:10:5:1。
[0011]所述水硬性物质为硅酸盐水泥；延缓剂为碳酸钠；减水剂为萘系高效减水剂。
【主权项】
1.一种用于井下煤层巷道快速掘进的胀裂增透方法，其特征在于包括如下步骤: a、在煤层内巷道的迎头几何中心位置开孔并施工一个第一胀裂孔，向第一胀裂孔内插入一根第一注浆管，采用聚氨酯对第一胀裂孔的孔口进行密封； b、在第一胀裂孔的正上方、正下方、正左方和正右方各施工一个第二胀裂孔，并分别向每个第二胀裂孔内分别插入一根第二注浆管，采用聚氨酯对每个第二胀裂孔的孔口进行密封； C、在与第一胀裂孔同水平的第二胀裂孔的正上方、正下方各施工一个第三胀裂孔，向每个第三胀裂孔内分别插入一根第三注浆管，采用聚氨酯对每个第三胀裂孔的孔口进行密封； d、在第一胀裂孔与每个第三胀裂孔轴心连线的中点各施工一个抽采孔，并向每个抽采孔内分别插入一根抽采管，孔口采用聚氨酯进行密封，打开抽采管上设置的第四阀门，开始抽采巷道前方煤层的瓦斯； e、由每个第三注浆管向每个第三胀裂孔内注入生石灰浆液，当生石灰浆液从煤层内巷道的迎头渗出时，关闭每个第三注浆管上的第三阀门，生石灰浆液反应产生的胀裂压力使煤层在每个第三胀裂孔与每个抽采孔之间产生第一裂纹； f、l?3h后，由每个第二注浆管向每个第二胀裂孔内注入生石灰浆液，当生石灰浆液从巷道的迎头渗出时，关闭每个第二注浆管上的第二阀门，生石灰浆液反应产生的胀裂压力使煤层在每个第二胀裂孔与每个第三胀裂孔之间产生第二裂纹，在每个第二胀裂孔与每个抽采孔之间产生第一裂纹； g、l?3h后，由第一注浆管向第一胀裂孔内注入生石灰浆液，当生石灰浆液从巷道的迎头渗出时，关闭第一注浆管上的第一阀门，生石灰浆液反应产生的胀裂压力使煤层在每个第二胀裂孔与第一胀裂孔之间产生第二裂纹，在每个第二胀裂孔与抽采孔之间产生第一裂纹。2.根据权利要求1所述的一种用于井下煤层巷道快速掘进的胀裂增透方法，其特征在于所述的第一胀裂孔、第二胀裂孔、第三胀裂孔、抽采孔的轴线均与巷道的迎头垂直。3.根据权利要求1所述的一种用于井下煤层巷道快速掘进的胀裂增透方法，其特征在于所述的每个第二胀裂孔与第一胀裂孔均相距100~150cm，每个第三胀裂孔与相邻第二胀裂孔均相距100~150cm。4.根据权利要求1所述的一种用于井下煤层巷道快速掘进的胀裂增透方法，其特征在于所述的生石灰浆液的注浆压力为I?3MPa。
【专利摘要】一种用于井下煤层巷道快速掘进的胀裂增透方法，尤其适用于高瓦斯低透气性煤层巷道超前预抽。在煤层巷道迎头的几何中心位置施工第一类胀裂孔，在第一类胀裂孔的正上方、正下方、正左方和正右方施工第二类胀裂孔，在与第一类胀裂孔同水平的第二类胀裂孔的正上方、正下方施工第三类胀裂孔，在第一类胀裂孔与第三类胀裂孔连线的中点施工抽采孔，钻孔结束后往三类胀裂孔中交叉注入生石灰浆液，胀裂孔互为彼此的控制孔，依靠其产生的胀裂压力使各类孔间产生网状裂纹，从而大幅度增加煤层透气性，提高瓦斯抽采效率，加快煤层巷道掘进速度。该方法工艺简单，操作方便，所用浆液来源广泛，价格低廉，成本低。
【IPC分类】E21F7/00, E21B43/26, E21B33/13
【公开号】CN104912588
【申请号】CN201510249945
【发明人】胡胜勇, 崔东林, 冯国瑞, 高磊, 陈少林, 高嫱, 张钰亭, 李振, 张奡
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月18日