[发明专利]化学注浆充填煤矿高冒区的方法

说明书

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；