一种破裂煤柱加固与防火方法技术

本发明专利技术属于煤柱加固技术领域，公开了一种破裂煤柱加固与防火方法，破裂煤柱加固与防火方法包括：进行破裂煤柱的损伤分析，确定破裂煤柱损伤区域以及损伤分布特征；基于确定的损伤区域以及损伤分布特征确定破裂煤柱的加固、防火材料；基于确定的加固、防火材料进行材料配比分析与确定，得到最优配比的加固、防火材料组合；基于确定的最优配比加固、防火材料组合进行防堵材料的制备；对制备得到的防堵材料进行性能检测；基于确定的破裂煤柱损伤区域、损伤分布特征利用通过性能检测的防堵材料进行破裂煤柱的加固。本发明专利技术利用本发明专利技术的封堵材料进行施工，能够提高加固的效果，同时保证煤柱的防火性能。柱的防火性能。柱的防火性能。

【技术实现步骤摘要】
一种破裂煤柱加固与防火方法


[0001]本专利技术属于煤柱加固
，尤其涉及一种破裂煤柱加固与防火方法。

技术介绍

[0002]目前：小煤柱损伤裂隙的持续发育为煤柱两侧气体的交换提供了通道，在煤柱两侧压差梯度的作用下，空间漏风持续运移，在一定的条件下可诱导有毒有害气体涌出、煤自然发火甚至瓦斯爆炸等灾害的发生。因此，对于易自燃矿井而言，当小煤柱加固密封失效，大量氧气持续涌入邻近老采空区时，煤自燃灾害危险性急剧增大，破裂煤柱漏风防治问题尤为关键。
[0003]随着煤矿逐步进入深部开采，地应力同步增大，致使小煤柱所受应力扰动加剧，小煤柱变形、破裂及失稳是工程实践中面临的主要客观问题；同时，我国90％以上煤矿的可采煤层具有自燃倾向性，且随着矿井采深的不断加大，煤层瓦斯含量也随之增大，致使诸多矿井在实施小煤柱开采工艺过程中，面临瓦斯与煤自燃复合灾害问题，瓦斯与煤自燃复合灾害致灾机理与协同防治已经成为当前煤矿安全领域的热点研究问题之一。
[0004]现有的小煤柱加固封堵材料如黄泥与水泥等，凝固风干后易收缩起裂，不能保证封堵效果的持久性，且难以长时间保持支撑强度；现有的小煤柱加固封堵材料如黄泥与水泥等，成分不含有阻化剂，不能长效抑制煤柱以及邻近老空区破碎煤体的自然氧化进程；缺乏有效的绿色环保协效阻化封堵材料，在兼顾封堵煤柱动态新生裂隙的同时还能长效抑制小煤柱破碎煤体以及邻近老空区遗煤自燃；基于协效阻化封堵材料的小煤柱及邻近老空区瓦斯与煤自燃灾害协同防治技术体系尚未形成。
[0005]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有封堵材料持久性不加，且无法同时实现加固于防火，导致现有的破裂煤柱加固方法效果不佳。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种破裂煤柱加固与防火方法。
[0007]本专利技术是这样实现的，一种破裂煤柱加固与防火方法，所述破裂煤柱加固与防火方法包括：
[0008]步骤一，进行破裂煤柱的损伤分析，确定破裂煤柱损伤区域以及损伤分布特征；
[0009]步骤二，基于确定的损伤区域以及损伤分布特征确定破裂煤柱的加固、防火材料；
[0010]步骤三，基于确定的加固、防火材料进行材料配比分析与确定，得到最优配比的加固、防火材料组合；
[0011]步骤四，基于确定的最优配比加固、防火材料组合进行防堵材料的制备；对制备得到的防堵材料进行性能检测；
[0012]步骤五，基于确定的破裂煤柱损伤区域、损伤分布特征利用通过性能检测的防堵材料进行破裂煤柱的加固。
[0013]进一步，步骤一中，所述进行破裂煤柱的损伤分析包括：
[0014]制备不同的煤样，并将煤样表面擦干；将声发射传感器贴在制备好的煤样上，并利用黄油做耦合剂；
[0015]对煤样施加载荷，令声发射传感器分别接收不同含水率煤样因内部损伤产生的声发射信号；
[0016]将接收的煤样的声发射信号进行特征参数提取，得到各信号的能量、振铃计数、持续时间、幅值及其他特征参数；
[0017]选用提取出的振铃计数和累计振铃计数对煤柱的损伤特性进行描述，归一化得损伤参量，绘制煤样损伤演化过程的损伤参量
‑
时间曲线图，根据煤样损伤演化曲线定义分段曲线损伤模型，得到损伤分析结果。
[0018]进一步，所述将接收的煤样的声发射信号进行特征参数提取包括：
[0019]将接收的煤样的声发射信号进行信号与噪声的分离，对去噪后的声发射信号进行基于经验模式分解，得到n个内蕴模式函数分量及一个剩余分量；
[0020]对每个内蕴模式函数分量进行希尔伯特变换，表示成解析信号形式，将信号的幅度在希尔伯特空间中表示为瞬时功率与时间的函数，即局域波时频谱；
[0021]将局域波时频谱平面等分为m个区域，分别计算每一区域的时频域局部能量，再将这m个局域波局部能量进行归一化处理后作为初始特征参数；
[0022]对初始特征参数进行遗传算法运算；在多次迭代之后实现对初始特征参数的自动重组优化，将自动重组优化得到的最佳特征参数作为拉深件裂纹声发射信号的特征识别参数。
[0023]进一步，步骤四中，所述最优配比的加固、防火材料组合包括：高水材料75
‑
85份、聚醚多元醇8
‑
10份、二月桂酸二丁基锡5
‑
8份、主抗氧剂4
‑
6份以及协效抗氧剂1
‑
3份组成。
[0024]进一步，所述主抗氧剂为N,N'
‑
双
‑
(3
‑
(3,5
‑
二叔丁基
‑4‑
羟基苯基)丙酰基)己二胺；所述协效抗氧剂为硫代二丙酸双月桂酯或硫代二丙酸二(十八)酯。
[0025]进一步，步骤四中，所述基于确定的最优配比加固、防火材料组合进行防堵材料的制备包括：
[0026](1)进行高水材料的制备；按照比例称取高水材料、聚醚多元醇、二月桂酸二丁基锡、主抗氧剂以及协效抗氧剂；
[0027](2)将称取相应的原材料依次加入搅拌容器中，在25
‑
35℃下搅拌30
‑
60分钟；采用注浆泵混合发泡成型即可。
[0028]进一步，步骤(1)中，所述进行高水材料的制备包括：
[0029]1)将煤矸石粉和全尾砂粉碎后烘干，并将聚丙烯酰胺、铝灰和羟甲基纤维素钠烘干；
[0030]2)将各种烘干后的物料按设定比例混合后，粉磨、均化；
[0031]3)将粉磨、均化后的物料输送进入回转窑中煅烧，煅烧温度为1500
‑
1600℃，煅烧时间为40
‑
50min，得到基体材料；
[0032]4)将基体材料与缓凝剂、悬浮剂和水配制成高水材料。
[0033]进一步，所述高水材料按照质量份数由煤矸石粉30
‑
35份、铝灰30
‑
35份、聚丙烯酰胺10
‑
15份和羟甲基纤维素钠5
‑
10份、全尾砂10
‑
15份、缓凝剂1
‑
3份以及悬浮剂1
‑
份组成。
[0034]进一步，步骤五中，所述进行破裂煤柱的加固包括：
[0035]首先，基于确定的破裂煤柱损伤区域、损伤分布特征确定加固相关参数；
[0036]其次，利用按照确定的参数进行注浆钻孔，同时利用填充泵将制备的防堵材料进行注浆；
[0037]最后，于注浆孔被注满后，采用4分管注PD材料封孔即可。
[0038]进一步，所述加固相关参数包括：料水比、注浆压力、单孔注浆量、注浆钻孔布置。
[0039]结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术的协效阻化封堵材料流动性好，致密性强，能够深入破碎煤体裂隙深部，有效封堵裂隙并减少漏风以及煤氧接触面积，同时，其内部富含多元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种破裂煤柱加固与防火方法，其特征在于，所述破裂煤柱加固与防火方法包括：步骤一，进行破裂煤柱的损伤分析，确定破裂煤柱损伤区域以及损伤分布特征；步骤二，基于确定的损伤区域以及损伤分布特征确定破裂煤柱的加固、防火材料；步骤三，基于确定的加固、防火材料进行材料配比分析与确定，得到最优配比的加固、防火材料组合；步骤四，基于确定的最优配比加固、防火材料组合进行防堵材料的制备；对制备得到的防堵材料进行性能检测；步骤五，基于确定的破裂煤柱损伤区域、损伤分布特征利用通过性能检测的防堵材料进行破裂煤柱的加固。2.如权利要求1所述破裂煤柱加固与防火方法，其特征在于，步骤一中，所述进行破裂煤柱的损伤分析包括：制备不同的煤样，并将煤样表面擦干；将声发射传感器贴在制备好的煤样上，并利用黄油做耦合剂；对煤样施加载荷，令声发射传感器分别接收不同含水率煤样因内部损伤产生的声发射信号；将接收的煤样的声发射信号进行特征参数提取，得到各信号的能量、振铃计数、持续时间、幅值及其他特征参数；选用提取出的振铃计数和累计振铃计数对煤柱的损伤特性进行描述，归一化得损伤参量，绘制煤样损伤演化过程的损伤参量
‑
时间曲线图，根据煤样损伤演化曲线定义分段曲线损伤模型，得到损伤分析结果。3.如权利要求2所述破裂煤柱加固与防火方法，其特征在于，所述将接收的煤样的声发射信号进行特征参数提取包括：将接收的煤样的声发射信号进行信号与噪声的分离，对去噪后的声发射信号进行基于经验模式分解，得到n个内蕴模式函数分量及一个剩余分量；对每个内蕴模式函数分量进行希尔伯特变换，表示成解析信号形式，将信号的幅度在希尔伯特空间中表示为瞬时功率与时间的函数，即局域波时频谱；将局域波时频谱平面等分为m个区域，分别计算每一区域的时频域局部能量，再将这m个局域波局部能量进行归一化处理后作为初始特征参数；对初始特征参数进行遗传算法运算；在多次迭代之后实现对初始特征参数的自动重组优化，将自动重组优化得到的最佳特征参数作为拉深件裂纹声发射信号的特征识别参数。4.如权利要求1所述破裂煤柱加固与防火方法，其特征在于，步骤四中，所述最优配比的加固、防火材料组合包括：高水材料75
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85份、聚醚多元醇8
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10份、二月桂酸二丁基锡5
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8份、主抗氧剂4
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6份以及协效抗氧剂1
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【专利技术属性】
技术研发人员：褚廷湘，郑万成，陈月霞，苏媛媛，杨涛，陈鹏，司俊鸿，
申请(专利权)人：四川省煤炭设计研究院，
类型：发明
国别省市：