本發明涉及(ji)煤礦，尤其涉及(ji)一種采用(yong)凍結方(fang)式通過風氧化帶的采煤方(fang)法。

背景技術：

1、巖層(ceng)、煤(mei)層(ceng)等(deng)受水、大氣、熱和生(sheng)物等(deng)影響(xiang)下，其成(cheng)分(fen)和結構會(hui)發生(sheng)變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)形成(cheng)斷裂、破碎的風化(hua)(hua)(hua)(hua)帶(dai)(dai)、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)帶(dai)(dai)，統稱為風氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)帶(dai)(dai)。煤(mei)炭(tan)開采過程中遇(yu)風氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)帶(dai)(dai)后，經常出(chu)現(xian)(xian)初撐壓(ya)力(li)不足、倒架(jia)(jia)、壓(ya)架(jia)(jia)等(deng)現(xian)(xian)象，影響(xiang)工作(zuo)面(mian)正常回采。當頂部存(cun)(cun)在(zai)(zai)含水層(ceng)時，又存(cun)(cun)在(zai)(zai)突水潰(kui)砂等(deng)危險，加大了(le)(le)煤(mei)炭(tan)開采的危險系數。此外，風氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)帶(dai)(dai)附近如有(you)斷層(ceng)、褶皺等(deng)構造存(cun)(cun)在(zai)(zai)時，常導致(zhi)風氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)帶(dai)(dai)巖性特征多變(bian)，沙土、碎石、塊石、泥巖等(deng)交替出(chu)現(xian)(xian)，無疑增加了(le)(le)開采難(nan)(nan)度系數，需要(yao)通過特殊(shu)的方法改變(bian)破碎的巖土體(ti)強度、整(zheng)體(ti)性，從而保障(zhang)安(an)全生(sheng)產。目前，針對松(song)散(san)體(ti)、弱膠結等(deng)巖層(ceng)的加固方法主要(yao)為注(zhu)漿加固。而風氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)帶(dai)(dai)內的黃土、黏土等(deng)性質致(zhi)密，使(shi)得(de)漿液難(nan)(nan)以(yi)擴(kuo)散(san)，導致(zhi)加固效果不佳。

技術實現思路

1、本發明(ming)的(de)目的(de)在于(yu)克服(fu)現(xian)有技術的(de)不足(zu)，提供一種采(cai)用凍結方式通(tong)過風(feng)(feng)氧化(hua)帶的(de)采(cai)煤方法，其通(tong)過預先將風(feng)(feng)氧化(hua)帶區域凍結，然(ran)后再開(kai)采(cai)風(feng)(feng)氧化(hua)帶區域，為具有風(feng)(feng)氧化(hua)帶的(de)煤層的(de)開(kai)采(cai)提供了一種新的(de)方法。

2、本發明技術方(fang)案提供(gong)一種采用凍結方(fang)式通過風氧化帶的采煤方(fang)法(fa)，包括如下步(bu)驟(zou)：

3、s01：利用物探(tan)、鉆探(tan)的方式探(tan)測出煤層中風氧化帶區域；

4、s02：從巷道向所述風氧(yang)化帶區域鉆設多條凍(dong)結鉆孔(kong)、保溫鉆孔(kong)和卸(xie)壓(ya)鉆孔(kong)；

5、s03：在巷道中布(bu)置凍結液(ye)(ye)供給(gei)裝置、供液(ye)(ye)管、回液(ye)(ye)管、供液(ye)(ye)泵和回流泵；

6、向每(mei)條所述凍(dong)結(jie)鉆孔(kong)中安(an)裝(zhuang)一(yi)根凍(dong)結(jie)管，并將每(mei)根所述凍(dong)結(jie)管的(de)進液口與(yu)所述供液管連接，每(mei)根所述凍(dong)結(jie)管的(de)出液口與(yu)所述回液管連接；

7、s04：利用所(suo)述凍(dong)結(jie)液供給(gei)裝置(zhi)向所(suo)述凍(dong)結(jie)管中供給(gei)凍(dong)結(jie)液，以將(jiang)所(suo)述風(feng)氧化帶區域凍(dong)結(jie)；

8、s05：所述凍結(jie)液供(gong)給裝置停止供(gong)給凍結(jie)液，并將所述凍結(jie)管中的凍結(jie)液收回(hui)；

9、s06：向每條所述(shu)(shu)保溫鉆孔(kong)中(zhong)安裝一根保溫管，所述(shu)(shu)保溫管中(zhong)存儲有液氨，所述(shu)(shu)保溫管的一端(duan)伸出至所述(shu)(shu)巷道中(zhong)以進(jin)行熱量(liang)交換；

10、s07：采煤(mei)工(gong)作面沿著推進方向(xiang)開(kai)采所(suo)述(shu)風(feng)氧(yang)化帶區域(yu)，其中，在(zai)巷道中超前(qian)所(suo)述(shu)采煤(mei)工(gong)作面逐次回收所(suo)述(shu)保溫管(guan)。

11、在(zai)其中一(yi)項可選技術方案中，所(suo)述保溫管(guan)包括保溫管(guan)內管(guan)和(he)套在(zai)所(suo)述保溫管(guan)內管(guan)上的保溫管(guan)外(wai)管(guan)；

12、所(suo)述(shu)保溫(wen)(wen)管(guan)內(nei)(nei)管(guan)的管(guan)口(kou)設有保溫(wen)(wen)管(guan)內(nei)(nei)管(guan)密封蓋，所(suo)述(shu)保溫(wen)(wen)管(guan)內(nei)(nei)管(guan)中存儲有液氨；

13、所(suo)述(shu)(shu)保溫(wen)管(guan)(guan)(guan)內管(guan)(guan)(guan)長于所(suo)述(shu)(shu)保溫(wen)管(guan)(guan)(guan)外管(guan)(guan)(guan)，所(suo)述(shu)(shu)保溫(wen)管(guan)(guan)(guan)內管(guan)(guan)(guan)具有所(suo)述(shu)(shu)保溫(wen)管(guan)(guan)(guan)內管(guan)(guan)(guan)密封蓋的一(yi)端伸(shen)出于所(suo)述(shu)(shu)保溫(wen)管(guan)(guan)(guan)外管(guan)(guan)(guan)；

14、所述保(bao)溫(wen)管(guan)(guan)外(wai)管(guan)(guan)插入(ru)在所述保(bao)溫(wen)鉆孔(kong)中，所述保(bao)溫(wen)管(guan)(guan)內管(guan)(guan)伸出所述保(bao)溫(wen)管(guan)(guan)外(wai)管(guan)(guan)的部分伸入(ru)所述巷道中；

15、在回收所(suo)(suo)述(shu)保溫管(guan)(guan)(guan)時，所(suo)(suo)述(shu)保溫管(guan)(guan)(guan)外(wai)管(guan)(guan)(guan)留在所(suo)(suo)述(shu)保溫鉆孔中，將所(suo)(suo)述(shu)保溫管(guan)(guan)(guan)內管(guan)(guan)(guan)從所(suo)(suo)述(shu)保溫管(guan)(guan)(guan)外(wai)管(guan)(guan)(guan)中拉(la)出(chu)。

16、在(zai)其中一項可(ke)選技術(shu)方案中，所(suo)述保溫管(guan)內(nei)管(guan)密(mi)封蓋上設有把手(shou)，以(yi)供連(lian)接牽引設備(bei)的繩(sheng)索。

17、在其中一(yi)項(xiang)可選技術方案中，所(suo)(suo)述(shu)保溫(wen)(wen)管(guan)內(nei)管(guan)的外徑(jing)小于所(suo)(suo)述(shu)保溫(wen)(wen)管(guan)外管(guan)的內(nei)徑(jing)，在所(suo)(suo)述(shu)保溫(wen)(wen)管(guan)內(nei)管(guan)上間隔地(di)套設有(you)多(duo)個環(huan)形支(zhi)架，所(suo)(suo)述(shu)環(huan)形支(zhi)架的外環(huan)面(mian)設有(you)多(duo)個滾珠，所(suo)(suo)述(shu)滾珠與所(suo)(suo)述(shu)保溫(wen)(wen)管(guan)外管(guan)的內(nei)表面(mian)接觸。

18、在其中(zhong)一項可(ke)選技術方案中(zhong)，在將所(suo)述凍結管(guan)中(zhong)的凍結液(ye)收(shou)(shou)回之(zhi)后，再(zai)在所(suo)述巷道(dao)中(zhong)回收(shou)(shou)所(suo)述凍結管(guan)。

19、在其中一項(xiang)可選技術方(fang)案中，所(suo)述(shu)凍(dong)(dong)結(jie)管(guan)(guan)包括凍(dong)(dong)結(jie)管(guan)(guan)內管(guan)(guan)和(he)套在所(suo)述(shu)凍(dong)(dong)結(jie)管(guan)(guan)內管(guan)(guan)上的凍(dong)(dong)結(jie)管(guan)(guan)外管(guan)(guan)，所(suo)述(shu)凍(dong)(dong)結(jie)管(guan)(guan)內管(guan)(guan)與所(suo)述(shu)凍(dong)(dong)結(jie)管(guan)(guan)外管(guan)(guan)之間形(xing)成有環形(xing)流道(dao)；

20、所述凍結(jie)管(guan)外(wai)管(guan)和所述凍結(jie)管(guan)內管(guan)的一(yi)端(duan)之間設有(you)環(huan)形(xing)端(duan)蓋，所述環(huan)形(xing)端(duan)蓋上設有(you)進(jin)液接(jie)頭，所述進(jin)液接(jie)頭與所述供液管(guan)連接(jie)；

21、所(suo)述(shu)(shu)凍(dong)結(jie)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)內(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)一端(duan)設有(you)(you)凍(dong)結(jie)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)內(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)密(mi)封蓋，所(suo)述(shu)(shu)凍(dong)結(jie)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)內(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)另一端(duan)設有(you)(you)與所(suo)述(shu)(shu)環形流道連通(tong)的(de)內(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)進(jin)液(ye)口，所(suo)述(shu)(shu)凍(dong)結(jie)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)內(nei)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)密(mi)封蓋上設有(you)(you)出液(ye)接(jie)頭，所(suo)述(shu)(shu)出液(ye)接(jie)頭與所(suo)述(shu)(shu)回(hui)液(ye)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)連接(jie)；

22、在回收所述凍結(jie)管(guan)時，所述凍結(jie)管(guan)外管(guan)留在所述凍結(jie)鉆孔中，將(jiang)所述凍結(jie)管(guan)內管(guan)從(cong)所述凍結(jie)管(guan)外管(guan)中拉出。

23、在其中一項可選技術方(fang)案中，所述出液接(jie)頭的圓周(zhou)面上(shang)設(she)有接(jie)頭凹槽，以供(gong)連接(jie)牽(qian)引設(she)備的繩索(suo)。

24、在其中(zhong)一項可(ke)選(xuan)技術方案中(zhong)，所(suo)述(shu)凍結(jie)管(guan)內(nei)管(guan)上(shang)間隔地設(she)有(you)多個(ge)支(zhi)撐支(zhi)架(jia)，所(suo)述(shu)支(zhi)撐支(zhi)架(jia)處于所(suo)述(shu)環形流道(dao)中(zhong)并與所(suo)述(shu)凍結(jie)管(guan)外管(guan)滑動連接。

25、在其中一項(xiang)可選技術(shu)方案中，所述(shu)步驟s02中還包括：從所述(shu)巷道向所述(shu)風氧(yang)化帶區域鉆(zhan)設多條測溫鉆(zhan)孔。

26、在其中(zhong)一項(xiang)可選技術方案(an)中(zhong)，所(suo)述凍結鉆孔(kong)、所(suo)述保溫鉆孔(kong)和所(suo)述卸壓鉆孔(kong)分(fen)別(bie)傾(qing)斜(xie)向上延伸；

27、所述(shu)(shu)步驟(zou)s02中還包括：從(cong)所述(shu)(shu)巷道向(xiang)所述(shu)(shu)風氧(yang)化(hua)帶區域鉆設(she)多(duo)排(pai)上(shang)下間隔布(bu)置的(de)所述(shu)(shu)凍(dong)結鉆孔(kong)和(he)多(duo)排(pai)上(shang)下間隔布(bu)置的(de)所述(shu)(shu)保溫鉆孔(kong)；

28、其中，在沿著(zhu)垂直方向上和水(shui)平方向上，每兩排所述凍結鉆(zhan)孔之間具有一(yi)排所述保(bao)溫鉆(zhan)孔。

29、采用(yong)上述技術方案，具有如下有益效果：

30、本發(fa)明提供的(de)(de)一(yi)種采(cai)用(yong)凍結方(fang)式通過風(feng)氧(yang)化帶的(de)(de)采(cai)煤方(fang)法，通過凍結方(fang)法，增(zeng)加松散巖土體強度和(he)整體性，避免開采(cai)過程中出現隨采(cai)隨冒、突水(shui)潰砂、支架傾倒、初撐力不足等(deng)難題，為(wei)礦山、隧道等(deng)水(shui)利工(gong)程或地(di)下工(gong)程通過破碎(sui)的(de)(de)風(feng)氧(yang)化帶區域提供安全(quan)方(fang)法。

技術特征：

1.一(yi)種采(cai)用凍結(jie)方式通過(guo)風氧化帶的(de)采(cai)煤方法，其特征在(zai)于(yu)，包(bao)括如(ru)下步驟：

2.根據權利要求1所述(shu)的(de)(de)采用(yong)凍(dong)結方(fang)(fang)式通過(guo)風氧化帶的(de)(de)采煤(mei)方(fang)(fang)法，其(qi)特(te)征在(zai)(zai)于，所述(shu)保(bao)溫(wen)管包(bao)括保(bao)溫(wen)管內(nei)管和(he)套在(zai)(zai)所述(shu)保(bao)溫(wen)管內(nei)管上的(de)(de)保(bao)溫(wen)管外管；

3.根據權利要求2所述(shu)的采用凍結方(fang)式通過風(feng)氧化帶的采煤(mei)方(fang)法，其特征在于(yu)，所述(shu)保溫管(guan)內管(guan)密封蓋上設有把手，以供連接牽(qian)引設備的繩索。

4.根據(ju)權(quan)利(li)要求2所(suo)述(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)采用凍結方(fang)式(shi)通過風氧化帶的(de)(de)(de)(de)采煤(mei)方(fang)法，其特征(zheng)在于(yu)，所(suo)述(shu)(shu)(shu)保溫(wen)管(guan)(guan)內管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)外(wai)徑小于(yu)所(suo)述(shu)(shu)(shu)保溫(wen)管(guan)(guan)外(wai)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)內徑，在所(suo)述(shu)(shu)(shu)保溫(wen)管(guan)(guan)內管(guan)(guan)上間隔(ge)地套設有多個環形支架，所(suo)述(shu)(shu)(shu)環形支架的(de)(de)(de)(de)外(wai)環面設有多個滾珠，所(suo)述(shu)(shu)(shu)滾珠與所(suo)述(shu)(shu)(shu)保溫(wen)管(guan)(guan)外(wai)管(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)內表(biao)面接觸。

5.根據權(quan)利要求1所(suo)述(shu)的(de)采(cai)(cai)用(yong)凍結(jie)(jie)方式通過風(feng)氧化帶的(de)采(cai)(cai)煤(mei)方法，其(qi)特征在(zai)于，在(zai)將所(suo)述(shu)凍結(jie)(jie)管(guan)中的(de)凍結(jie)(jie)液收回(hui)之后，再在(zai)所(suo)述(shu)巷道中回(hui)收所(suo)述(shu)凍結(jie)(jie)管(guan)。

6.根據權利要求(qiu)5所述的采用凍結(jie)(jie)(jie)方(fang)式通(tong)過風氧化帶的采煤方(fang)法，其特征在于，所述凍結(jie)(jie)(jie)管(guan)(guan)包括凍結(jie)(jie)(jie)管(guan)(guan)內(nei)管(guan)(guan)和套在所述凍結(jie)(jie)(jie)管(guan)(guan)內(nei)管(guan)(guan)上的凍結(jie)(jie)(jie)管(guan)(guan)外管(guan)(guan)，所述凍結(jie)(jie)(jie)管(guan)(guan)內(nei)管(guan)(guan)與所述凍結(jie)(jie)(jie)管(guan)(guan)外管(guan)(guan)之間形成有環形流道(dao)；

7.根據(ju)權利要求(qiu)6所述的采用凍(dong)結(jie)方(fang)式通過風氧化帶的采煤方(fang)法，其(qi)特征在(zai)于，所述出(chu)液(ye)接頭(tou)的圓周面上設有接頭(tou)凹槽，以供連接牽引(yin)設備的繩索。

8.根(gen)據權(quan)利要(yao)求6所(suo)述的(de)采用凍結方(fang)式通過風(feng)氧(yang)化帶的(de)采煤方(fang)法，其特征在于，所(suo)述凍結管(guan)(guan)內管(guan)(guan)上間隔地設有多(duo)個支(zhi)撐支(zhi)架，所(suo)述支(zhi)撐支(zhi)架處于所(suo)述環形流道中并與所(suo)述凍結管(guan)(guan)外管(guan)(guan)滑動連(lian)接。

9.根據權(quan)利(li)要求1所述(shu)(shu)(shu)的采用凍結方式通過風氧化(hua)帶的采煤方法，其特征(zheng)在于，所述(shu)(shu)(shu)步驟(zou)s02中還包括：從所述(shu)(shu)(shu)巷道向所述(shu)(shu)(shu)風氧化(hua)帶區域鉆(zhan)設多條測溫鉆(zhan)孔。

10.根據權(quan)利要求1所述的采用凍(dong)結方(fang)式通過風氧化(hua)帶(dai)的采煤方(fang)法(fa)，其特(te)征在于，所述凍(dong)結鉆(zhan)孔、所述保溫鉆(zhan)孔和所述卸(xie)壓鉆(zhan)孔分(fen)別傾斜向(xiang)上(shang)延伸(shen)；

技術總結
本發明公開了一種采用凍結方式通過風氧化帶的采煤方法，包括如下步驟：S01：探測出煤層中風氧化帶區域；S02：從巷道向風氧化帶區域鉆設多條凍結鉆孔、保溫鉆孔和卸壓鉆孔；S03：在巷道中布置凍結液供給裝置、供液管、回液管、供液泵和回流泵，向每條凍結鉆孔中安裝一根凍結管；S04：利用凍結液供給裝置向凍結管中供給凍結液，以將風氧化帶區域凍結；S05：停止供給凍結液，并將凍結管中的凍結液收回；S06：向每條保溫鉆孔中安裝一根保溫管；S07：采煤工作面開采風氧化帶區域，并超前采煤工作面回收保溫管。本發明通過預先將風氧化帶區域凍結，然后再開采風氧化帶區域，為具有風氧化帶的煤層的開采提供了一種新的方法。

技術研發人員：池明波,韓國新,高全武,張云,宋子恒,劉洪林,胡萍,關磊
受保護的技術使用者：中國安全生產科學研究院
技術研發日：
技術公布日：2024/10/10