[發明專利]利用磨料水射流實現礦井放頂的方法

無效

• 申請號: 200610113682.2
• 申請日: 2006-10-12
• 公開（公告）號: CN101161990A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: 聶百勝;何學秋
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21C25/60
• 分類號: E21C25/60;E21C45/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙鎮勇;任紅

技術領域

本發明涉及一種礦井安全放頂技術，尤其涉及一種利用磨料水射流進行礦井安全放頂的方法。

背景技術

放頂是礦井尤其煤礦生產的必要過程，不及時放頂，大面積懸空頂板垮落不但會引起采空區瓦斯大量涌出，易誘發瓦斯爆炸，而且還使支架承受壓力增大而損壞。近年來巷道普遍采用了錨桿、錨索支護技術，造成上下隅角無法及時垮落，引起隅角瓦斯聚集，也容易誘發瓦斯爆炸。許多放頂煤工作面由于煤質堅硬而導致頂煤無法及時垮落。這些因素給煤礦開采帶來了巨大隱患。

我國很多煤礦都存在著頂煤和頂板難放的問題，為了有效地解決此問題，國內外學者進行了大量的研究工作，目前我國強制放頂技術主要有注水軟化、高壓注水致裂和深(淺)孔爆破等方法。其具體方法如下：

注水軟化技術主要是通過對堅硬頂板進行注水，軟化誘發頂板垮落。而高壓注水致裂法是通過對堅硬頂板注入高壓水，致使頂板破裂達到放頂目的，這種方法可以人為定向對堅硬頂板分層，減小老頂分層垮落厚度，提高冒落頂板在采空區的碎脹系數，從而降低頂板來壓強度。由于注水技術的封孔方法在頂板上難以實現、難度很大，而且放頂有效性、時效性較差，在現場應用較少。

深(淺)孔爆破放頂技術在煤礦中的應用上有兩種方法：一種是超前深孔預裂爆破，另外一種是在工作面頂板爆破形成切槽進行放頂。前者就是超前工作面一定距離，在工作面上、下巷道打深孔，裝藥實施爆破，預先在不受采動影響的原巖內形成人工破碎區和裂隙區，使難冒頂板轉化為可冒頂板，隨著采面推進在采面應力場的作用下垮落；后者是通過爆破切槽改變頂板的力學條件，使其能夠隨采煤工作面的推進自然垮落。淺孔爆破放頂的方法由于條件及經濟效益等因素的影響多應用在薄煤層中，深孔爆破主要應用在較厚堅硬頂板中。

爆破放頂方法解決放頂問題效果較好，但是由于放炮過程容易引起產生火化，引起瓦斯爆炸，造成人員傷亡和財產損失，正在征求意見準備修改的《安全規程》第68條規定對采用放頂煤開采的工作面，必須遵守“采用預裂爆破對堅硬頂板或堅硬頂煤進行弱化處理時，應在工作面未采動區進行，并制定專門的安全技術措施。嚴禁在工作面內采用炸藥爆破方法處理頂煤、頂板及卡住放煤口的大塊煤(矸)”。而放頂工作面或堅硬頂板采煤工作面經常會遇到頂煤和頂板及時無法放下、大塊煤(矸)卡住放煤口的情況，目前安全有效解決此問題的技術方法還沒有。所以，如何找到一種能夠解決堅硬頂板、頂煤和錨桿、錨索、錨網支護頂板的安全垮落方法，是目前煤礦亟待解決的關鍵技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種實用、安全、效果好的利用磨料水射流實現礦井放頂的方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的利用磨料水射流實現礦井放頂的方法，利用水射流切割裝置射出的磨料水射流切割礦井的支撐部位，實現礦井放頂。

所述的支撐部位包括以下至少一項：

巖層、頂板、錨桿、錨索、錨網。

在利用所述的磨料水射流切割礦井的支撐部位前，首先對支撐部位的不同材料進行磨料水射流切割試驗，并根據試驗的結果確定針對不同材料的最佳磨料水射流切割參數。

在利用所述的磨料水射流切割礦井的支撐部位前，首先分析礦井的支撐部位的關鍵受力區域及位置，并根據分析的結果確定磨料水射流的最佳切割位置和時間。

分析礦井的支撐部位的關鍵受力區域及位置時，采用理論分析的方法。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明所述的利用磨料水射流實現礦井放頂的方法，由于利用水射流切割裝置射出的磨料水射流切割礦井的支撐部位，實現礦井放頂，磨料水射流切割技術具有切割時不會誘發瓦斯爆炸和降塵作用，而且不會帶來環境污染。利用高壓磨料水射流進行強制放頂，能夠解決堅硬頂板、頂煤和錨桿、錨索、錨網支護的頂板的安全垮落；同時，此技術也使綜采速度加快，提高產量和效率。

又由于在利用磨料水射流切割礦井的支撐部位前，首先對支撐部位的不同材料進行磨料水射流切割試驗，并根據試驗的結果確定針對不同材料的最佳磨料水射流切割參數。還采用理論分析的方法分析礦井的支撐部位的關鍵受力區域及位置，并根據分析的結果確定磨料水射流的最佳切割位置和時間，提高了放頂的有效性及放頂效率。

適用于各種礦井尤其適用于煤礦的安全放頂。

具體實施方式

本發明較佳的具體實施方式是，利用水射流切割裝置射出的磨料水射流切割礦井的支撐部位，實現礦井放頂。所述的支撐部位包括巖層、頂板、錨桿、錨索、錨網等，以及其它對礦井起支撐作用的部位及構件。