權(quán)利要求

1.溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能源開采方法，其特征在于，所述方法的步驟包括：

S1、鉆孔卸壓：在待卸壓區(qū)域的煤體中進(jìn)行鉆孔操作，鉆若干卸壓孔，實現(xiàn)初步卸壓；

S2、注漿卸壓：向鉆好的卸壓孔中定量注入能夠與煤體反應(yīng)并起到溶解煤體作用的化學(xué)試劑，實現(xiàn)進(jìn)一步卸壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能源開采方法，其特征在于，所述卸壓孔的孔徑為200～400mm，相鄰卸壓孔之間煤體寬度為200～400mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能源開采方法，其特征在于，所述卸壓孔的深度為10m～15m。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能源開采方法，其特征在于，所述卸壓孔為向下傾斜設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能源開采方法，其特征在于，所述卸壓孔與水平方向的夾角為1°～3°。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能源開采方法，其特征在于，所述化學(xué)試劑為檸檬酸溶液和磷酸溶液的混合液。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能源開采方法，其特征在于，所述卸壓孔的鉆孔位置為煤層中相對較軟的薄弱分層。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能源開采方法，其特征在于，注漿卸壓時，從鉆孔的內(nèi)部向外逐漸注漿，對鉆孔內(nèi)壁進(jìn)行反復(fù)噴淋，使噴淋液附著在鉆孔內(nèi)壁，以保證化學(xué)試劑和煤體的充分反應(yīng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能源開采方法，其特征在于，注漿卸壓時，采用高壓噴注的方式注入化學(xué)試劑。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能源開采方法，其特征在于，鉆孔卸壓和注漿卸壓的鉆孔自上而下和從左到右進(jìn)行選取。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤層開采工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及溶石化學(xué)定時崩解定 量卸壓礦石能源開采方法。

背景技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有沖擊地壓礦井?dāng)?shù)共計123處，沖擊地壓礦井具有危害 大、產(chǎn)能高等特點，在煤炭供應(yīng)保障中發(fā)揮著極其重要的作用。沖擊地壓作 為一種復(fù)雜的礦山動力災(zāi)害一直都是煤礦業(yè)發(fā)展的“頭號災(zāi)難”，隨著礦井 采深的不斷增加，沖擊地壓災(zāi)害日益嚴(yán)重，近些年來，沖擊地壓造成死亡人 數(shù)逐年上升，影響巨大。能否有效預(yù)防緩解這一世界性難題，關(guān)系到了每一 個煤礦人的生命安危、能源供應(yīng)鏈的有序運行、煤礦業(yè)的生死存亡。

目前，鉆孔卸壓法是較為常用的解決沖擊地壓問題的方法之一，鉆孔卸 壓法即在煤巖內(nèi)部存在應(yīng)力集中問題的區(qū)域或者可能產(chǎn)生應(yīng)力集中問題的區(qū) 域進(jìn)行鉆孔卸壓。鉆孔卸壓的卸壓效果受多方面影響，如孔間煤體寬度、鉆 孔深度，鉆孔與工作面的相對位置以及鉆孔布置的范圍等參數(shù)有關(guān)。通過鉆 孔，鉆孔周圍煤體破壞，使得鉆孔周圍應(yīng)力發(fā)生重分布現(xiàn)象，從而達(dá)到煤巖 局部預(yù)卸壓的目的，避免煤巖體形成高應(yīng)力或沖擊危險區(qū)域。

鉆孔卸壓其卸壓孔孔徑受到限制較大：如果卸壓孔孔徑過小，卸壓效果 將不夠明顯；孔徑過大則會引起圍巖的破壞，影響圍巖穩(wěn)定性。因而普通的 鉆孔卸壓法卸壓效果受到多方面限制，降低了卸壓效率，現(xiàn)有鉆孔卸壓法仍 存在許多不足。

因此，有必要研究一種溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能源開采方法來 應(yīng)對現(xiàn)有技術(shù)的不足，以解決或減輕上述一個或多個問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能源開采 方法，能夠快速卸壓，有效抑制粉塵的產(chǎn)生，生產(chǎn)能力大，回采效率高，且 操作簡便。

本發(fā)明提供一種溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能源開采方法，其特征在 于，所述方法的步驟包括：

S1、鉆孔卸壓：在待卸壓區(qū)域的煤體中進(jìn)行鉆孔操作，鉆若干卸壓孔，實 現(xiàn)初步卸壓；

S2、注漿卸壓：向鉆好的卸壓孔中定量注入能夠與煤體反應(yīng)并起到溶解煤 體作用的化學(xué)試劑，實現(xiàn)進(jìn)一步卸壓。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實現(xiàn)方式，所述 卸壓孔的孔徑為200～400mm，相鄰卸壓孔之間煤體寬度為200～400mm。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實現(xiàn)方式，所述 卸壓孔的深度為10m～15m。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實現(xiàn)方式，所述 化學(xué)試劑為檸檬酸溶液和磷酸溶液的混合液。通過改變化學(xué)試劑的種類以及 濃度，可以實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的定時崩解。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實現(xiàn)方式，所述 卸壓孔為向下傾斜設(shè)置。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實現(xiàn)方式，所述 卸壓孔與水平方向的夾角為1°～3°。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實現(xiàn)方式，所述 卸壓孔的鉆孔位置為煤層中相對較軟的薄弱分層。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實現(xiàn)方式，注漿 卸壓時，從鉆孔的內(nèi)部向外逐漸注漿，對鉆孔內(nèi)壁進(jìn)行反復(fù)噴淋，使噴淋液附 著在鉆孔內(nèi)壁，以保證化學(xué)試劑和煤體的充分反應(yīng)。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實現(xiàn)方式，注漿 卸壓時，采用高壓噴注的方式注入化學(xué)試劑。

根據(jù)化學(xué)試劑的種類、濃度、使用量，以及高壓噴注的力度，可以實現(xiàn)一 定范圍內(nèi)的定量崩解卸壓。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實現(xiàn)方式，鉆孔 卸壓和注漿卸壓的鉆孔自上而下和自左到右進(jìn)行選取。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以獲得包括以下技術(shù)效果：在原有鉆孔卸壓 基礎(chǔ)上增加了注漿卸壓，操作簡單，易于推廣；化學(xué)試劑的高壓注入，在不 增加卸壓孔數(shù)量的前提下軟化了煤體，增強了卸壓效果，保證了圍巖的穩(wěn)定； 高壓注入漿液，煤體內(nèi)薄弱部分被壓力液體沖破，產(chǎn)生新的裂縫，不僅保證 化學(xué)試劑與煤體的充分反應(yīng)，且化學(xué)試劑能夠溶解煤體中的某些物質(zhì)，松動 煤體，進(jìn)一步增加卸壓效率，節(jié)省傳統(tǒng)卸壓的爆炸材料；化學(xué)試劑抑制煤塵， 改善煤礦工作者的工作環(huán)境，減少煤礦粉塵爆炸威脅。

當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達(dá)到以上所述的所有技 術(shù)效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要 使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的 一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明一個實施例提供的采場平面示意圖；

圖2是本發(fā)明一個實施例提供的沿圖1中的Ⅰ-Ⅰ線剖面部分鉆孔范圍 細(xì)部圖(以鉆孔直徑300mm，鉆孔間距300mm為例)；

圖3是本發(fā)明一個實施例提供的沿圖1中的Ⅱ-Ⅱ線剖面部分鉆孔細(xì)部 圖。

其中，圖中：

1-采煤工作面，2-區(qū)段平巷，3-后方采空區(qū)。

具體實施方式

為了更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進(jìn)行 詳細(xì)描述。

應(yīng)當(dāng)明確，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞 動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明實施例中使用的術(shù)語是僅僅出于描述特定實施例的目的，而非 旨在限制本發(fā)明。在本發(fā)明實施例和所附權(quán)利要求書中所使用的單數(shù)形式的 “一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示 其他含義。

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用化學(xué)試劑進(jìn)行巖石降壓的采 礦方法。該方法的步驟包括：

(1)在采煤工作開始之前，預(yù)先準(zhǔn)備好本發(fā)明采煤所需化學(xué)試劑，將配 置好的高濃度A化學(xué)試劑與高濃度B化學(xué)試劑按1:1比例混合，其中A化學(xué) 試劑為固液比為1:10的分析純檸檬酸(C6H8O7·H2O)溶液，B化學(xué)試劑為 7mol/L濃磷酸溶液。裝入預(yù)備好的試劑桶中，密封完好備用，隨鉆車一同通 過區(qū)段平巷2進(jìn)入工作區(qū)。

(2)兩鉆車分別經(jīng)兩段區(qū)段平巷同步前進(jìn)，到達(dá)同一采煤區(qū)域?qū)?yīng)兩 側(cè)，同步進(jìn)行準(zhǔn)備工作：調(diào)試鉆車，將高壓噴射裝置連接試劑桶，準(zhǔn)備工作 完成后開始下一步鉆孔注漿工作。

(3)鉆孔工作應(yīng)該在整修班中進(jìn)行，注漿孔徑為200～400mm(依照實際 情況進(jìn)行調(diào)整)，各個鉆孔間煤體寬均為200～400mm(依照實際情況進(jìn)行調(diào) 整)，如圖1-2所示，鉆孔深度10m～15m(依照實際情況進(jìn)行調(diào)整)，進(jìn)行 鉆孔工作時角度稍微傾斜，角度控制在1°～3°，如圖3所示；鉆孔范圍視 圍巖條件決定，值得注意的是，煤層中各分層的硬度、孔隙率和透水性各不 相同，所以選擇鉆孔在煤層中相對位置時，盡量選擇在較軟的薄弱分層內(nèi)， 這樣可以使卸壓效果更佳明顯，卸壓速度也會有所提高。

(4)注漿工作在鉆孔工作結(jié)束后開始，仍在整修班中進(jìn)行，鉆孔完成 后，將加長的高壓噴射頭深入鉆孔底部，逐漸增加注漿壓力及注漿強度開始 噴射，緩慢拖動高壓噴頭的加長管，重復(fù)拖拉高壓噴頭，對鉆孔周圍進(jìn)行反 復(fù)噴淋，使高壓噴頭噴淋液可以附著在鉆孔周圍，保證化學(xué)試劑和煤的反應(yīng) 充分。

(5)鉆孔與注漿工作應(yīng)該在選定合適的鉆孔范圍后，按照一定順序進(jìn) 行鉆孔，鉆孔、注漿工序均應(yīng)按照自上而下、從左到右的順序進(jìn)行。

(6)注漿2～6個小時后，溶煤反應(yīng)接近完全，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)正常的開 采工作，此時鉆孔周圍煤體承載力降低，完成了定時崩解定量卸壓工作?；?采工作采用雙側(cè)推進(jìn)工作面方式，隨著回采工作的進(jìn)行，有計劃、有步驟的 崩落礦體頂板或下放上部的覆蓋巖石。

實施例1：

本實施例煤礦開采地表允許陷落，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明 實施例中的的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，其具體步驟包括：

(1)在采煤工作開始之前，預(yù)先準(zhǔn)備好本發(fā)明采煤所需化學(xué)試劑，將 配置好的高濃度A化學(xué)試劑與高濃度B化學(xué)試劑按1:1比例混合，裝入預(yù)備 好的試劑桶中，密封完好備用，隨鉆車一同通過區(qū)段平巷2進(jìn)入工作區(qū)。

(2)兩鉆車分別經(jīng)兩段區(qū)段平巷同步前進(jìn)，到達(dá)同一采煤區(qū)域?qū)?yīng)兩 側(cè)，同步進(jìn)行準(zhǔn)備工作：調(diào)試鉆車，將高壓噴射裝置連接試劑桶，準(zhǔn)備工作 完成后開始下一步鉆孔注漿工作。

(3)鉆孔工作應(yīng)該在整修班中進(jìn)行，注漿孔徑為300mm，各個鉆孔間煤 體寬均為300mm，鉆孔深度10m，進(jìn)行鉆孔工作時角度稍微傾斜，角度控制在 1°～3°，鉆孔范圍視圍巖條件決定，值得注意的是，煤層中各分層的硬度、 孔隙率和透水性各不相同，所以選擇鉆孔在煤層中相對位置時，盡量選擇在 較軟的薄弱分層內(nèi)，這樣可以使卸壓效果更佳明顯，卸壓速度也會有所提高。

(4)注漿工作在鉆孔工作結(jié)束后開始，仍在整修班中進(jìn)行，鉆孔完成 后，將加長的高壓噴射頭深入鉆孔底部，逐漸增加注漿壓力及注漿強度開始 噴射，緩慢拖動高壓噴頭的加長管，重復(fù)拖拉高壓噴頭，對鉆孔周圍進(jìn)行反 復(fù)噴淋，使高壓噴頭噴淋液可以附著在鉆孔周圍，保證化學(xué)試劑和煤的反應(yīng) 充分。

(5)鉆孔與注漿工作應(yīng)該在選定合適的鉆孔范圍后，按照一定順序進(jìn) 行鉆孔，鉆孔、注漿工序均應(yīng)按照自上而下、從左到右的順序進(jìn)行。

(6)整修班結(jié)束后，進(jìn)行后續(xù)正常的開采工作，回采工作采用雙側(cè)推 進(jìn)工作面方式，隨著回采工作的進(jìn)行，有計劃、有步驟的崩落礦體頂板或下 放上部的覆蓋巖石。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

(1)方法簡單，操作簡易

本發(fā)明并沒有改變原有鉆孔卸壓法的常規(guī)操作，在原有方法的基礎(chǔ)上， 增加了注漿過程，操作上沒有難點，工人易上手。

(2)軟化煤體，快速卸壓

化學(xué)試劑的高壓注入，軟化了煤體，并沒有增加鉆孔數(shù)量，保證了圍巖 的穩(wěn)定性。同時高壓注入漿液，煤體內(nèi)薄弱部分被壓力液體沖破，產(chǎn)生了新 的裂縫，化學(xué)溶液也和煤發(fā)生反應(yīng)，溶解了煤中的某些物質(zhì)。其中磷酸溶解 了煤體中大部分礦物質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)礦物總數(shù)的約百分之九十以上可以用磷酸 來溶解，如自然元素、硫化物、含硫鹽及其類似化合物、鹵族化合物、氧化 物、碳酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、矽酸鹽、硼酸鹽、氟碳酸鹽等，通過煤質(zhì)分 析可知煤體中的礦物質(zhì)含量不算高，但是包含礦物質(zhì)種類較多，如硅酸鹽、 碳酸鹽、硫酸鹽、金屬硫化物和硫酸亞鐵等，因此磷酸可以在溶煤反應(yīng)中發(fā) 揮較大作用。煤炭中含量較多的還有硫物質(zhì)，其燃燒產(chǎn)生有害氣體二氧化硫， 易造成環(huán)境污染，以酸雨污染最為嚴(yán)重，同時含硫煤的燃燒還有可能造成許 多安全問題，檸檬酸對煤炭脫硫有顯著效果。通過實驗發(fā)現(xiàn)兩者結(jié)合后，對 減小煤的承載力效果更加顯著了。雙重卸壓預(yù)先松動煤體，增加卸壓效率， 節(jié)省了爆炸材料并創(chuàng)造了提高勞動生產(chǎn)率的有利條件。

(3)對煤塵起到了有效的控制作用

化學(xué)試劑的高壓注入有效抑制了煤礦粉塵在工作環(huán)境中的散播，并有效 排除部分煤塵，改善了煤礦工作者的工作環(huán)境；減少了煤礦生產(chǎn)工作人員的 健康安全問題，保證了其生命安全；有利于采煤機械設(shè)備的正常運行；減少 了因為煤塵引發(fā)的粉塵爆炸威脅，火災(zāi)威脅等礦下常見事故。

以上對本申請實施例所提供的一種溶石化學(xué)定時崩解定量卸壓礦石能 源開采方法，進(jìn)行了詳細(xì)介紹。以上實施例的說明只是用于幫助理解本申請 的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本申請的思 想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi) 容不應(yīng)理解為對本申請的限制。

如在說明書及權(quán)利要求書當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域 技術(shù)人員應(yīng)可理解，不同場景可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明 書及權(quán)利要求書并不以名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功 能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說明書及權(quán)利要求書當(dāng)中所提及的 “包含”、“包括”為一開放式用語，故應(yīng)解釋成“包含/包括但不限定于”。 “大致”是指在可接收的誤差范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在一定誤差范圍 內(nèi)解決所述技術(shù)問題，基本達(dá)到所述技術(shù)效果。說明書后續(xù)描述為實施本申請的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本申請的一般原則為目的，并非用 以限定本申請的范圍。本申請的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。

還需要說明的是，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵 蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的商品或者系統(tǒng)不僅包括那些 要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種商品或者 系統(tǒng)所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限 定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系統(tǒng)中還存在另外的相同要 素。

應(yīng)當(dāng)理解，本文中使用的術(shù)語“和/或”僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對象的關(guān) 聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如，A和/或B，可以表示：單獨存在A， 同時存在A和B，單獨存在B這三種情況。另外，本文中字符“/”，一般表 示前后關(guān)聯(lián)對象是一種“或”的關(guān)系。

上述說明示出并描述了本申請的若干優(yōu)選實施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理 解本申請并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除， 而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述申請構(gòu)想范圍內(nèi)， 通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改 動和變化不脫離本申請的精神和范圍，則都應(yīng)在本申請所附權(quán)利要求書的保 護(hù)范圍內(nèi)。

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