化学注浆充填煤矿高冒区的方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201410425396.4	申请日：	2014.08.26
公开号：	CN104314613A	公开日：	2015.01.28
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):E21F 15/00申请日:20140826\|\|\|公开
IPC分类号：	E21F15/00	主分类号：	E21F15/00
申请人：	中煤科工集团重庆研究院有限公司
发明人：	许向彬; 刘标懿; 杨仁凯; 李王林; 张峰; 刘青; 张贻川; 樊淑兰; 胡澜; 童宗豪; 刘罡; 陆伟; 徐俊
地址：	400039 重庆市九龙坡区二郎科技城路6号
优先权：
专利代理机构：	北京同恒源知识产权代理有限公司 11275	代理人：	赵荣之
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内容摘要

本发明公开了化学注浆充填煤矿高冒区的方法，包括以下步骤：1)用氯化盐溶液喷淋待填充区域；2)向待填充区域充入氮气；3)向填充区域注入浆料；其中，步骤3)注浆过程中，同时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液。本发明化学注浆充填煤矿高冒区的方法，在注浆之前先用氯化盐溶液喷淋待填充区域对煤炭进行惰化处理，降低其可燃性；本发明用氮气排除空洞区域聚集的瓦斯及氧气，避免注浆热量和氧气的共同作用加速煤体的自然氧化过程；本发明注浆过程时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液，可以进一步降低填充体温度，且碳酸氢钠可以中和填充体中的酸性物质并生成二氧化碳，进一步起到阻燃的作用。

权利要求书

1.  化学注浆充填煤矿高冒区的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、用氯化盐溶液喷淋待填充区域；
2)、向待填充区域充入氮气；
3)、向填充区域注入浆料；
其中，步骤3)注浆过程中，同时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液或者碳酸钠与碳酸氢钠的混合溶液。

2.  根据权利要求1所述化学注浆充填煤矿高冒区的方法，其特征在于，具体步骤如下：
a)、预处理待填充区域，清除空洞区域内不稳定煤块；
b)、将氯化盐溶液输送管、氮气输送管及填充浆料输送管伸入空洞区域内部并在空洞下部设置用于支撑填充浆料的支承板；
c)、开启氯化盐溶液输送管，用氯化盐溶液淋待填充区域；
d)、关闭氯化盐溶液输送管并开启氮气输送管，用氮气排除空洞内的其它气体；
e)、开启填充浆料输送管，向空洞区域输送填充浆料；
f)、步骤e)进行的同时，利用氯化盐溶液输送管向空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液；
g)、待浆料完全填充空洞区域后停止通入浆料；
h)、停止通入氮气及碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液或者碳酸氢钠与碳酸钠的混合溶液。

3.  根据权利要求1所述化学注浆充填煤矿高冒区的方法，其特征在于：步骤1)所述氯化盐溶液为氯化钠、氯化镁、氯化钾溶液，其质量浓度为5～27.5％，喷淋速度为1～10L/min。

4.  根据权利要求1所述化学注浆充填煤矿高冒区的方法，其特征在于：步骤2)充入氮气时额定工作压力为0.2～0.6MPa，当空洞区域氮气浓度高于97％后开始步骤3)。

5.  根据权利要求1所述化学注浆充填煤矿高冒区的方法，其特征在于：所述碳酸氢钠溶液的质量浓度为3～14.5％，碳酸钠溶液6.54～30.36％，喷淋时流量为1～10L/min。

说明书

化学注浆充填煤矿高冒区的方法
技术领域
本发明属于煤矿化学注浆工程技术领域，涉及化学注浆充填煤矿高冒区的方法。
背景技术
煤矿顶部经常出现煤块脱落或坍塌，在顶部形成空洞，这些空洞附近的煤块失去支撑，容易继续垮落；另一方面，由于瓦斯密度较空气轻，容易在高冒区内积聚，出现瓦斯爆炸的隐患；因此，必须及时对煤矿顶部的空洞进行修补。由于煤矿高冒区体积较大，且位置特殊，不适合用传统混凝土进行密封填充。
高分子填充体是由多种高分子化合物经过复配加入适量的交联剂、稳定剂和固化剂，在特定条件下反应预制成的块状泡沫体。高分子填充体一般由基料和催化剂混合制得，基料和催化剂混合后即时发泡，迅速膨胀至最初体积的15～30倍，且膨胀泡沫2分钟内即可凝固硬化。与普通混凝土相比，高分子填充体具有固化速度快、质量轻、施工方便、成型性好的优点，已在煤矿和隧道的密闭、煤岩空洞和煤层裂隙的充填获得广泛运用。
但是，由于高分子填充体混料膨胀过程会放出大量的热量，若热量不能及时散发，极有可能加速空洞内残留浮煤自燃，或者直接引燃空洞内如木材等可燃物，甚至造成空洞内瓦斯爆炸或燃烧，进而引发严重安全事故。
因此，有必要采取新的化学注浆充填煤矿高冒区的方法，以消除传统施工方法存在的安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种化学注浆充填煤矿高冒区的方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
化学注浆充填煤矿高冒区的方法，包括以下步骤：
1)、用氯化盐溶液喷淋待填充区域；
2)、向待填充区域充入氮气；
3)、向填充区域注入浆料；
其中，步骤3)注浆过程中，同时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液或者碳酸钠与碳酸氢钠的混合溶液。
优选的，本发明化学注浆充填煤矿高冒区方法的具体步骤如下：
a)、预处理待填充区域，移除空洞区域不稳定煤块；
b)、将氯化盐溶液输送管、氮气输送管及填充浆料输送管伸入空洞区域内部并在空洞下部设置用于支撑填充浆料的支承板；
c)、开启氯化盐溶液输送管，用氯化盐溶液淋待填充区域；
d)、关闭氯化盐溶液输送管并开启氮气输送管，用氮气排除空洞内的其它气体；
e)、开启填充浆料输送管，向空洞区域输送填充浆料；
f)、步骤e)进行的同时，利用氯化盐溶液输送管向空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液；
g)、待浆料完全填充空洞区域后停止通入浆料；
h)、停止通入氮气、碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液或者碳酸氢钠与碳酸钠的混合溶液。
作为本发明化学注浆充填煤矿高冒区方法的优选，步骤1)所述氯化盐溶液为氯化钠溶液，其质量浓度为5～27.5％，喷淋速度为1～10L/min。
作为本发明化学注浆充填煤矿高冒区方法的另一种优选，步骤2)充入氮气时额定工作压力为0.2～0.6MPa，当空洞区域氮气浓度高于97％后开始步骤3)。
作为本发明化学注浆充填煤矿高冒区方法的进一步优选，所述碳酸氢钠溶液的质量浓度为3～14.5％，碳酸钠溶液6.54～30.36％，喷淋时流量为1～10L/min。
本发明的有益效果在于：
本发明化学注浆充填煤矿高冒区的方法，在注浆之前先用氯化盐溶液喷淋待填充区域，用氯化盐对煤炭进行惰化处理，降低其自然氧化倾向；本发明注浆前先用氮气排除空洞区域聚集的瓦斯及氧气，避免注浆热量引起可燃物或瓦斯燃烧或爆炸，也进一步降低了煤炭与氧气接触燃烧的可能性；本发明注浆过程中，同时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液，与填充体接触后，其溶剂水会大量吸热，降低充填体温度，此外，碳酸氢钠溶液还迅速发生水解反应，中和填充体中的酸性物质，吸热并释放二氧化碳，这一方面可以进一步降低充填体温度，另一方面，释放的二氧化碳也进一步起到阻燃作用。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明化学注浆充填煤矿高冒区方法的施工过程示意图：
图中：1—氯化盐溶液输送管(碳酸氢钠溶液输送管)，2—氮气输送管，3—填充浆料输送管，4—空洞，5—支承板，6—煤炭。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
以下实施例将公开一种化学注浆充填煤矿高冒区的方法，包括以下步骤：
1)、用氯化盐溶液喷淋待填充区域；
2)、向待填充区域充入氮气；
3)、向填充区域注入浆料；
其中，步骤3)注浆过程中，同时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液或者碳酸氢钠与碳酸钠的混合溶液。
实施例1：
本实施例化学注浆充填煤矿高冒区的方法如图1所示，包括以下步骤：
a)、预处理待填充区域，移除空洞区域不稳定煤块；
b)、将氯化盐溶液输送管1、氮气输送管2及填充浆料输送管3伸入空洞4区域内部并在空洞下部设置用于支撑填充浆料的支承板5；
c)、开启氯化盐溶液输送管1，用氯化盐溶液淋待填充区域；
d)、关闭氯化盐溶液输送管1并开启氮气输送管2，用氮气排除空洞4内的其它气体；
e)、开启填充浆料输送管3，向空洞区域输送填充浆料；
f)、步骤e)进行的同时，利用氯化盐溶液输送管1向空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液；(实施例部分只需要写一种)
g)、待浆料完全填充空洞区域后停止通入浆料；
h)、停止通入碳酸氢钠溶液；
i)、在注浆完成后，将氮气的通入压力改为0.2MPa左右，再持续通入30分钟。
其中：
步骤1)所述氯化盐溶液为氯化钠溶液，其质量浓度为20％，喷淋速度为5L/min；
步骤2)充入氮气时额定工作压力为0.4MPa，当空洞区域氮气浓度97％后开始步骤3)；
所述碳酸氢钠溶液的质量浓度为10％，喷淋时流量为2L/min。
本发明化学注浆充填煤矿高冒区的方法，在注浆之前先用氯化盐溶液喷淋待填充区域，用氯化盐对煤炭6进行惰化处理，降低其自然氧化倾向；本发明注浆前先用氮气排除空洞区域聚集的瓦斯及氧气，避免注浆热量引起空洞区域可燃物或瓦斯燃烧或爆炸，也进一步降低了煤炭6与氧气接触氧化的倾向性；本发明注浆过程中，同时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液，与填充体接触后，其溶剂水会大量吸热，降低充填体温度，此外，碳酸氢钠溶液还迅速发生水解反应，中和填充体中的酸性物质，吸热并释放二氧化碳，这一方面可以进一步降低充填体温度，另一方面，释放的二氧化碳也进一步起到阻燃作用。
需要说明的是，步骤1)氯化钠溶液质量浓度为5～27.5％，喷淋速度为1～10L/min；步骤2)充入氮气时额定工作压力为0.2～0.6MPa，当空洞区域氮气浓度高于97％后开始步骤3)；碳酸氢钠溶液的质量浓度为3～14.5％，喷淋时流量为1～10L/min时均能实现本发明的目的。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

资源描述

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1、10申请公布号CN104314613A43申请公布日20150128CN104314613A21申请号201410425396422申请日20140826E21F15/0020060171申请人中煤科工集团重庆研究院有限公司地址400039重庆市九龙坡区二郎科技城路6号72发明人许向彬刘标懿杨仁凯李王林张峰刘青张贻川樊淑兰胡澜童宗豪刘罡陆伟徐俊74专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人赵荣之54发明名称化学注浆充填煤矿高冒区的方法57摘要本发明公开了化学注浆充填煤矿高冒区的方法，包括以下步骤1用氯化盐溶液喷淋待填充区域；2向待填充区域充入氮气；3向填充区域注入浆料；其中，步。

2、骤3注浆过程中，同时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液。本发明化学注浆充填煤矿高冒区的方法，在注浆之前先用氯化盐溶液喷淋待填充区域对煤炭进行惰化处理，降低其可燃性；本发明用氮气排除空洞区域聚集的瓦斯及氧气，避免注浆热量和氧气的共同作用加速煤体的自然氧化过程；本发明注浆过程时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液，可以进一步降低填充体温度，且碳酸氢钠可以中和填充体中的酸性物质并生成二氧化碳，进一步起到阻燃的作用。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104314613ACN10431。

3、4613A1/1页21化学注浆充填煤矿高冒区的方法，其特征在于，包括以下步骤1、用氯化盐溶液喷淋待填充区域；2、向待填充区域充入氮气；3、向填充区域注入浆料；其中，步骤3注浆过程中，同时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液或者碳酸钠与碳酸氢钠的混合溶液。2根据权利要求1所述化学注浆充填煤矿高冒区的方法，其特征在于，具体步骤如下A、预处理待填充区域，清除空洞区域内不稳定煤块；B、将氯化盐溶液输送管、氮气输送管及填充浆料输送管伸入空洞区域内部并在空洞下部设置用于支撑填充浆料的支承板；C、开启氯化盐溶液输送管，用氯化盐溶液淋待填充区域；D、关闭氯化盐溶液输送管并开启氮气输送管，用氮气。

4、排除空洞内的其它气体；E、开启填充浆料输送管，向空洞区域输送填充浆料；F、步骤E进行的同时，利用氯化盐溶液输送管向空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液；G、待浆料完全填充空洞区域后停止通入浆料；H、停止通入氮气及碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液或者碳酸氢钠与碳酸钠的混合溶液。3根据权利要求1所述化学注浆充填煤矿高冒区的方法，其特征在于步骤1所述氯化盐溶液为氯化钠、氯化镁、氯化钾溶液，其质量浓度为5275，喷淋速度为110L/MIN。4根据权利要求1所述化学注浆充填煤矿高冒区的方法，其特征在于步骤2充入氮气时额定工作压力为0206MPA，当空洞区域氮气浓度高于97后开始步骤3。5根据权利要求1所述化学注浆充。

5、填煤矿高冒区的方法，其特征在于所述碳酸氢钠溶液的质量浓度为3145，碳酸钠溶液6543036，喷淋时流量为110L/MIN。权利要求书CN104314613A1/3页3化学注浆充填煤矿高冒区的方法技术领域0001本发明属于煤矿化学注浆工程技术领域，涉及化学注浆充填煤矿高冒区的方法。背景技术0002煤矿顶部经常出现煤块脱落或坍塌，在顶部形成空洞，这些空洞附近的煤块失去支撑，容易继续垮落；另一方面，由于瓦斯密度较空气轻，容易在高冒区内积聚，出现瓦斯爆炸的隐患；因此，必须及时对煤矿顶部的空洞进行修补。由于煤矿高冒区体积较大，且位置特殊，不适合用传统混凝土进行密封填充。0003高分子填充体是由多种高分。

6、子化合物经过复配加入适量的交联剂、稳定剂和固化剂，在特定条件下反应预制成的块状泡沫体。高分子填充体一般由基料和催化剂混合制得，基料和催化剂混合后即时发泡，迅速膨胀至最初体积的1530倍，且膨胀泡沫2分钟内即可凝固硬化。与普通混凝土相比，高分子填充体具有固化速度快、质量轻、施工方便、成型性好的优点，已在煤矿和隧道的密闭、煤岩空洞和煤层裂隙的充填获得广泛运用。0004但是，由于高分子填充体混料膨胀过程会放出大量的热量，若热量不能及时散发，极有可能加速空洞内残留浮煤自燃，或者直接引燃空洞内如木材等可燃物，甚至造成空洞内瓦斯爆炸或燃烧，进而引发严重安全事故。0005因此，有必要采取新的化学注浆充填煤矿。

7、高冒区的方法，以消除传统施工方法存在的安全隐患。发明内容0006有鉴于此，本发明的目的在于提供一种化学注浆充填煤矿高冒区的方法。0007为达到上述目的，本发明提供如下技术方案0008化学注浆充填煤矿高冒区的方法，包括以下步骤00091、用氯化盐溶液喷淋待填充区域；00102、向待填充区域充入氮气；00113、向填充区域注入浆料；0012其中，步骤3注浆过程中，同时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液或者碳酸钠与碳酸氢钠的混合溶液。0013优选的，本发明化学注浆充填煤矿高冒区方法的具体步骤如下0014A、预处理待填充区域，移除空洞区域不稳定煤块；0015B、将氯化盐溶液输送管、氮。

8、气输送管及填充浆料输送管伸入空洞区域内部并在空洞下部设置用于支撑填充浆料的支承板；0016C、开启氯化盐溶液输送管，用氯化盐溶液淋待填充区域；0017D、关闭氯化盐溶液输送管并开启氮气输送管，用氮气排除空洞内的其它气体；0018E、开启填充浆料输送管，向空洞区域输送填充浆料；0019F、步骤E进行的同时，利用氯化盐溶液输送管向空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢说明书CN104314613A2/3页4钠溶液；0020G、待浆料完全填充空洞区域后停止通入浆料；0021H、停止通入氮气、碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液或者碳酸氢钠与碳酸钠的混合溶液。0022作为本发明化学注浆充填煤矿高冒区方法的优选，步骤1所述氯化。

9、盐溶液为氯化钠溶液，其质量浓度为5275，喷淋速度为110L/MIN。0023作为本发明化学注浆充填煤矿高冒区方法的另一种优选，步骤2充入氮气时额定工作压力为0206MPA，当空洞区域氮气浓度高于97后开始步骤3。0024作为本发明化学注浆充填煤矿高冒区方法的进一步优选，所述碳酸氢钠溶液的质量浓度为3145，碳酸钠溶液6543036，喷淋时流量为110L/MIN。0025本发明的有益效果在于0026本发明化学注浆充填煤矿高冒区的方法，在注浆之前先用氯化盐溶液喷淋待填充区域，用氯化盐对煤炭进行惰化处理，降低其自然氧化倾向；本发明注浆前先用氮气排除空洞区域聚集的瓦斯及氧气，避免注浆热量引起可燃物或。

10、瓦斯燃烧或爆炸，也进一步降低了煤炭与氧气接触燃烧的可能性；本发明注浆过程中，同时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液，与填充体接触后，其溶剂水会大量吸热，降低充填体温度，此外，碳酸氢钠溶液还迅速发生水解反应，中和填充体中的酸性物质，吸热并释放二氧化碳，这一方面可以进一步降低充填体温度，另一方面，释放的二氧化碳也进一步起到阻燃作用。附图说明0027为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明0028图1为本发明化学注浆充填煤矿高冒区方法的施工过程示意图0029图中1氯化盐溶液输送管碳酸氢钠溶液输送管，2氮气输送管，3填充浆料输送管，4空洞，5支承板，6煤炭。具体。

11、实施方式0030下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。0031以下实施例将公开一种化学注浆充填煤矿高冒区的方法，包括以下步骤00321、用氯化盐溶液喷淋待填充区域；00332、向待填充区域充入氮气；00343、向填充区域注入浆料；0035其中，步骤3注浆过程中，同时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液或者碳酸氢钠与碳酸钠的混合溶液。0036实施例10037本实施例化学注浆充填煤矿高冒区的方法如图1所示，包括以下步骤0038A、预处理待填充区域，移除空洞区域不稳定煤块；0039B、将氯化盐溶液输送管1、氮气输送管2及填充浆料输送管3伸入空洞4区域内部并在空洞下部设置。

12、用于支撑填充浆料的支承板5；说明书CN104314613A3/3页50040C、开启氯化盐溶液输送管1，用氯化盐溶液淋待填充区域；0041D、关闭氯化盐溶液输送管1并开启氮气输送管2，用氮气排除空洞4内的其它气体；0042E、开启填充浆料输送管3，向空洞区域输送填充浆料；0043F、步骤E进行的同时，利用氯化盐溶液输送管1向空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液；实施例部分只需要写一种0044G、待浆料完全填充空洞区域后停止通入浆料；0045H、停止通入碳酸氢钠溶液；0046I、在注浆完成后，将氮气的通入压力改为02MPA左右，再持续通入30分钟。0047其中0048步骤1所述氯化盐溶液为氯化钠溶液。

13、，其质量浓度为20，喷淋速度为5L/MIN；0049步骤2充入氮气时额定工作压力为04MPA，当空洞区域氮气浓度97后开始步骤3；0050所述碳酸氢钠溶液的质量浓度为10，喷淋时流量为2L/MIN。0051本发明化学注浆充填煤矿高冒区的方法，在注浆之前先用氯化盐溶液喷淋待填充区域，用氯化盐对煤炭6进行惰化处理，降低其自然氧化倾向；本发明注浆前先用氮气排除空洞区域聚集的瓦斯及氧气，避免注浆热量引起空洞区域可燃物或瓦斯燃烧或爆炸，也进一步降低了煤炭6与氧气接触氧化的倾向性；本发明注浆过程中，同时在待填充空洞区域上部喷淋雾状碳酸氢钠溶液，与填充体接触后，其溶剂水会大量吸热，降低充填体温度，此外，碳酸。

14、氢钠溶液还迅速发生水解反应，中和填充体中的酸性物质，吸热并释放二氧化碳，这一方面可以进一步降低充填体温度，另一方面，释放的二氧化碳也进一步起到阻燃作用。0052需要说明的是，步骤1氯化钠溶液质量浓度为5275，喷淋速度为110L/MIN；步骤2充入氮气时额定工作压力为0206MPA，当空洞区域氮气浓度高于97后开始步骤3；碳酸氢钠溶液的质量浓度为3145，喷淋时流量为110L/MIN时均能实现本发明的目的。0053最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。说明书CN104314613A1/1页6图1说明书附图CN104314613A。

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