[發明專利]切眼堅硬頂板/頂煤水力致裂控制方法

有效

• 申請號: 201310496140.8
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103527198A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 黃炳香;馬劍;岳崇光
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種頂板水力致裂方法，尤其是一種切眼堅硬頂板/頂煤水力致裂控制方法。

背景技術

我國許多礦區（如榆林神東礦區、大同礦區等）煤層之上直接賦存或在厚度較薄的直接頂上賦存有強度高、厚度大、整體性強、節理裂隙不發育的堅硬頂板，由于采煤工作面的切眼頂板采用錨索+錨桿+鋼筋鋼帶支護，其支護強度大，導致采煤工作面在初采期間切眼區域頂板的懸頂面積達幾千平方米至上萬平方米，易出現頂板大面積來壓；當頂板大面積垮落時，易把采空區積聚瓦斯突然擠出，造成瓦斯超限影響工作面安全生產；采空區頂板垮落不實時，容易造成工作面向采空區側漏風，形成安全隱患。

許多煤礦的堅硬或“兩硬”（堅硬煤層、堅硬頂板）特厚煤層采用綜放開采，在采用“U+I”型或“U”型通風方式等瓦斯治理技術條件下，綜放面常出現初次來壓期間瓦斯超限的現象，影響了工作面安全正常回采。針對初采期間瓦斯超限的問題，其原因為：（1）初采頂煤冒放性差導致采空區遺留大量煤炭；（2）頂煤未能及時冒落，導致頂板高抽巷和采空區導通不充分，頂板高抽巷的抽放效果沒有顯現；（3）工作面初次來壓、老頂大面積垮落，瓦斯集中釋放與擠出，造成工作面瓦斯超限。

傳統的爆破放頂安全管理復雜，涉及到炸藥、雷管的管理運輸，放炮要嚴格執行“一炮三檢制”和“三人連鎖放炮制”；實踐表明，大規模爆破瞬時產生的大量CO等有害氣體給礦井通風安全管理造成巨大影響，形成安全隱患；而且爆破經濟成本高。對于高瓦斯礦井，爆破放頂由于存在爆破火花誘導瓦斯爆炸的隱患而不宜采用。

發明內容

技術問題：本發明的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種方法簡單、安全可靠的切眼堅硬頂板/頂煤水力致裂控制方法。

技術方案：本發明的切眼堅硬頂板/頂煤水力致裂控制方法，包括如下步驟：

a.用鉆機在開切眼上方頂板/頂煤內間隔施工兩排致裂鉆孔至設定深度，其中一排致裂鉆孔靠近開切眼正幫，另一排致裂鉆孔靠近開切眼副幫，在開切眼的左右兩端頭分別向頂板/頂煤施工一排錨索鉆孔；

或在開切眼上方的頂板措施巷內不同方向施工多排致裂鉆孔；

b.對鉆孔進行水力致裂：

首先將高壓密封安裝管上連接封孔器，將封孔器送至致裂鉆孔或錨索鉆孔內設定位置處，然后在高壓密封安裝管上連接與水力致裂泵相連的水力致裂管路，所述水力致裂管路在致裂鉆孔或錨索鉆孔的孔口處設有泄壓閥和壓力表；

開啟水力致裂泵，通過水力致裂管路向致裂鉆孔或錨索鉆孔內進行水力致裂；

當水力致裂管路上的壓力表監測到致裂鉆孔或錨索鉆孔的水力致裂壓力小于5MPa時或煤巖層“出汗”超過5～7min時，關閉水力致裂泵，打開泄壓閥，完成一個鉆孔的致裂；

c.取出封孔器，重復步驟b，對下一鉆孔進行致裂，直至完成所有鉆孔的致裂。

所述在開切眼內頂板/頂煤上施工的致裂鉆孔與頂板/頂煤相垂直或傾斜，在開切眼兩個端頭施工的錨索鉆孔與頂板/頂煤相垂直或傾斜，或在開切眼上方的頂板措施巷內不同方向施工的多排致裂鉆孔與頂板相傾斜；所述致裂鉆孔或錨索鉆孔的深度為采高的3～5倍，孔深為3～30m；所述致裂鉆孔或錨索鉆孔的孔間距由頂板/頂煤物理力學性質和水力致裂裂縫擴展半徑所定，為0.2～35m；所述兩排或多排致裂鉆孔或錨索鉆孔在空間位置上相互錯開布置或平行布置；間隔或對每個致裂鉆孔內施工至少一個徑向槽。