辽宁工程技术大学朱志洁获国家专利权
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龙图腾网获悉辽宁工程技术大学申请的专利基于可控冲击波的上部采空区遗留煤柱卸压方法及应用获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114382480B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210058863.9,技术领域涉及:E21C37/12;该发明授权基于可控冲击波的上部采空区遗留煤柱卸压方法及应用是由朱志洁;付兴;范超军;陈蓥;韩军;宋卫华;霍丙杰设计研发完成,并于2022-01-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于可控冲击波的上部采空区遗留煤柱卸压方法及应用在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于可控冲击波的上部采空区遗留煤柱卸压方法及应用,方法首先分析煤柱底板应力分布规律,确定煤柱应力对下煤层开采的影响区域;然后在煤柱影响区域和非煤柱影响区域的巷道布置多个电磁辐射监测点,巷道围岩电磁辐射能量变化进行实时监测;接着从地表打孔,在煤柱及其顶板岩层进行可控冲击波预裂;最后注入丙酮溶液对预裂范围的煤岩层的强度进行弱化,直至监测到煤柱影响区域巷道围岩应力等于或低于非煤柱影响区域的围岩应力。此外应用本方法对采空区的瓦斯进行抽采。本发明不仅避免了应力集中对下煤层开采的影响,还对瓦斯防治和利用具有重要意义。
本发明授权基于可控冲击波的上部采空区遗留煤柱卸压方法及应用在权利要求书中公布了:1.一种基于可控冲击波的上部采空区遗留煤柱卸压方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1:分析煤柱底板应力分布规律,确定煤柱应力对下煤层开采的影响区域; 步骤1.1:以煤柱下边界为x轴,垂直煤柱向下方向为y轴,煤柱下边界的中心位置或左侧边界点为坐标原点,建立直角坐标系; 步骤1.2:采用现场实测或理论分析的方法,得到煤柱载荷分布函数qx; 步骤1.3:取距坐标原点距离为,宽度为的微小区段研究,其中为煤柱底板周围煤岩体中任意一点,x、y分别为该点在直角坐标系中的横、纵坐标;根据半平面体理论,结合公式1求得在载荷分布函数qx作用下任意一点M处的垂直应力: 1 其中,a、b分别为煤柱两侧边界点在x方向上的坐标值; 步骤1.4:建立煤柱底板应力传递的力学模型,将垂直应力公式(1)、载荷分布函数qx以及煤柱底板的计算范围输入模型中,通过力学分析软件模拟得到煤柱底板的垂直应力分布云图,从而确定上部煤柱底板对下煤层的应力影响范围; 步骤1.5:若煤柱底板的应力未传递至下部待开采煤层,则煤柱不进行弱化;若煤柱底板的应力影响至下部待开采煤层时,则执行步骤2; 步骤2:依据煤柱应力对下煤层开采的影响区域,在煤柱影响区域和非煤柱影响区域的巷道每隔5m布置一个电磁辐射监测点,采用电磁辐射监测仪对巷道围岩电磁辐射能量变化进行实时监测,煤岩体所受的应力越高,煤岩体的电磁辐射信号越强; 步骤3:从地表打孔,在煤柱及其顶板岩层进行可控冲击波预裂; 步骤4:撤出冲击波发生设备,在钻孔内煤柱上方安装连接有注液胶管的自动封孔器,注液胶管与地面的注液系统相连接;封孔后在注液管路内注入丙酮溶液,使丙酮溶液与煤体的矿物晶体、胶结物产生物理化学作用,从而对预裂范围的煤岩层的强度进行弱化;直至通过电磁辐射监测到煤柱影响区域巷道围岩应力等于或低于非煤柱影响区域的围岩应力; 步骤4.1:撤出冲击波发生设备,在钻孔内煤柱上方安装连接有注液胶管的自动封孔器,注液胶管与地面的注液系统相连接;封孔后在注液管路内注入丙酮溶液,使丙酮溶液与煤体的矿物晶体、胶结物产生物理化学作用,使煤层内部形成若干缺陷,从而对预裂范围的煤岩层的强度产生弱化作用; 步骤4.2:采用电磁辐射监测方法,通过电磁辐射强度值反演得到煤柱下方的应力变化情况; 步骤4.3:监测丙酮溶液弱化后煤柱下方区域的应力变化情况,直至煤柱下方巷道围岩应力等于或低于非煤柱影响区域的围岩应力。
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