[发明专利]一种基于高压气固混合物灌注的煤层顶板加固装置

说明书

一种基于高压气固混合物灌注的煤层顶板加固装置，包括均设置在地面上的供气罐、增压器、气固混合器和储料罐，煤层上方钻设有竖直井，竖直井自上而下依次钻穿地层和承压水层并钻至煤层顶板层，供气罐的出气口与增压器的进气口通过第一气体管路连接，增压器的出气口与气固混合器的进气口通过第二气体管路连接，储料罐的出料口与气固混合器的进料口通过供料管连接，气固混合器的出料口与竖直井的井口连接，储料罐中填装有膨胀颗粒。本发明将高压气体和膨胀颗粒混合形成高压气固混合物，并将高压气固混合物通过竖直井灌注到煤层顶板层，使膨胀颗粒填充到煤层顶板层的裂隙中膨胀堵塞裂隙，实现对煤层顶板的加固，有效预防和治理煤层漏顶的问题。

技术领域

本发明涉及煤层开采技术领域，具体的说，涉及一种基于高压气固混合物灌注的煤层顶板加固装置。

背景技术

煤炭是世界上储量最多、分布最广的常规能源，也是最廉价的能源，同时也是重要的战略资源，广泛的应用于钢铁、电力、化工等工业生产及居民生活领域，在世界一次能源消费量中占25%。近年来我国国民经济持续快速发展，电力、冶金、建材、化工等行业的高速发展导致了对煤炭需求的大幅度增加，消费逐年递增。而我国煤炭探明可采储量应在2000亿吨以上，资源量可达3万亿吨。其中，无烟煤和烟煤5094.91亿吨，次烟煤和褐煤4747.20亿吨。在目前和未来很长的一段时间内，煤炭还是我们生产生活中必不可少的能源之一，煤炭的供应也关系到我国的工业乃至整个社会方方面面的发展的稳定，因此必要对煤炭资源的开采技术与装备进行深入的研究。

煤炭资源开采过程是包含区段或采煤条带内的巷道布置方式和回采工艺及其相互配合的复杂过程。开采过程中地质构造、煤层埋深、煤层赋存状况、煤层厚度及硬度、煤层结构、顶底板条件、煤质条件及矿井生产能力等因素对开采效率均有影响。其中，在煤层工作面的上层存在承压水层，由于地质变动和裂隙的存在，承压水易通过断层断裂面造成工作面漏顶严重，以致煤炭开采无法进行，因此开展对煤层顶板的断裂区域和缝隙加固工作是保障煤炭开采的重要手段。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于高压气固混合物灌注的煤层顶板加固装置，本发明将高压气体和膨胀颗粒混合形成高压气固混合物，并将高压气固混合物通过竖直井灌注到煤层顶板层，使膨胀颗粒填充到煤层顶板层的裂隙中膨胀堵塞裂隙，实现对煤层顶板的加固，有效预防和治理煤层漏顶的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于高压气固混合物灌注的煤层顶板加固装置，包括均设置在地面上的供气罐、增压器、气固混合器和储料罐，煤层上方钻设有竖直井，竖直井自上而下依次钻穿地层和承压水层并钻至煤层顶板层，供气罐的出气口与增压器的进气口通过第一气体管路连接，增压器的出气口与气固混合器的进气口通过第二气体管路连接，储料罐的出料口与气固混合器的进料口通过供料管连接，气固混合器的出料口与竖直井的井口连接，储料罐中填装有膨胀颗粒。