厚煤层煌斑岩水平分段水压致裂化学改性方法

摘要

一种厚煤层煌斑岩水平分段水压致裂化学改性方法，所述方法是在厚煤层中探明煌斑岩赋存状况，在两平巷含有煌斑岩的区域利用煤层注水钻孔进行水平分段预裂，在钻孔过程中，先在孔中由开槽钻开若干个“V”型槽，然后进行高压注水进行预裂，最后注入化学溶液进行致裂。本方法利用化学溶液与煌斑岩作用，降低了煌斑岩的力学强度使其软化，并选取合适的采煤循环进度，使采煤机直接截割煌斑岩与打孔、化学反应同时进行，减少了采煤机械磨损和粉尘产生，且操作简单，实用性强，经济合理具有较强的推广和实际应用价值。

主权项

一种厚煤层煌斑岩水平分段水压致裂化学改性方法，所述方法是按以下步骤进行的：（1）利用震波CT技术探明厚煤层中煌斑岩的分布规律和存在范围；（2）在回风平巷和运输平巷沿煤壁，利用前期煤层注水的钻孔，在钻孔中进行开槽，并在前期设计注水钻孔间距离为5‑8m，上下两巷的钻孔要相间设置，且两面所有的钻孔与煤壁水平向下方向夹角为8^ｏ‑15^ｏ，每个钻孔用开槽钻每隔5m开一“V”型槽，在孔内每一“V”型槽和其相应的孔壁为一组，从孔的最底端开始为第一组，向孔口处分别为第二组，第三组……第n组；（3）将注水封孔器与高压注水管相连，水管另一端与高压注水泵相连，首先将注水封水器置于第一组钻孔的两端，然后开启高压注水泵通过封孔器进行注水预裂，注水致裂时间为240s，注水水压力为45‑50MPa，第一组进行致裂完成后，对第二组进行致裂，以此类推直至完成全部组致裂，在致裂过程中对注水压力进行实时监测；（4）对煌斑岩进行取样测试，按照实验规程，测定煌斑岩的单轴抗压强度、孔隙率、吸水性和透水性的相关参数，采用X射线衍射仪进行黄斑岩矿物成分测定，根据煌斑岩化学成分，选择相应的化学溶液，在相同的时间条件下，测试不同浓度溶液对应煌斑岩的单轴抗压强度和三轴抗压强度，将其相应两者的关系进行拟合；同样在相同浓度溶液的条件下，测试不同时间段内煌斑岩的单轴抗压强度和三轴抗压强度，并将其相应两者关系进行拟合，经过拟合结果确定溶液浓度；（5）根据煌斑岩的孔隙率、吸水性和透水性的相关参数和水压预裂效果，确定向孔内注入的注液量和注液时间，然后进行注液；（6）根据化学溶液作用后的煌斑岩单轴抗拉强度和采煤机的截割性能，确定采煤机的合理截深和工作面正常循环进度。