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[發(fā)明專利]一種對煤層堅硬頂板控制放頂?shù)姆椒?/span>有效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201410131025.5 申請日: 2014-04-03
公開(公告)號: CN103953343A 公開(公告)日: 2014-07-30
發(fā)明(設計)人: 馮子軍;趙陽升;劉正和;呂兆興;徐素國;康志勤;段東 申請(專利權)人: 太原理工大學
主分類號: E21C41/16 分類號: E21C41/16
代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105 代理人: 楊耀田
地址: 030024 山西省太原*** 國省代碼: 山西;14
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 煤層 堅硬 頂板 控制 方法
【權利要求書】:

1.一種對煤層堅硬頂板控制放頂?shù)姆椒ǎǎ合蛎簩禹敯鍍?nèi)施工鉆孔,在鉆孔中實施水力壓裂,其特征在于:所述的控制放頂方法的具體步驟是:

①初采階段沿綜采工作面開切眼、初采及正常回采階段沿工作面回風順槽和運輸順槽靠近煤柱一側,向煤層頂板巖層施工鉆孔;

②沿所述鉆孔進行水力割縫,割縫方向分別與所述開切眼、所述回風順槽、所述運輸順槽的走向一致;

③割縫完成后,在所述鉆孔的兩端進行封孔,并在所述鉆孔中實施水力壓裂,使相鄰所述鉆孔中產(chǎn)生的壓裂裂縫連通。

2.按照權利要求1所述的對煤層堅硬頂板控制放頂?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟冢涸诓襟E①中,對于單一堅硬巖層頂板而言,所述的煤層頂板巖層由直接頂和單一厚層堅硬老頂構成;對于復合堅硬巖層頂板而言,所述的煤層頂板巖層由直接頂和由多層堅硬、軟弱巖層分層組成的老頂構成。

3.按照權利要求1所述的對煤層堅硬頂板控制放頂?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟冢涸诓襟E①中,沿綜采工作面的開切眼向煤層頂板巖層施工鉆孔,是在開切眼施工完畢后、工作面煤壁尚未開采前,在液壓支架后方位置的頂板巖層上,沿垂直于工作面推進方向施工一排斜向工作面煤壁的鉆孔;沿工作面回風順槽和運輸順槽向煤層頂板巖層施工鉆孔,是超前工作面煤壁一段距離、在靠近煤柱的巷道外側的頂板巖層上,施工一排斜向工作面前方實體煤的鉆孔;對于單一堅硬巖層頂板而言,鉆孔穿越煤層上方的直接頂,到達老頂與上覆巖層交界面處,對于復合堅硬巖層頂板而言,鉆孔穿越煤層上方的直接頂、老頂堅硬巖層分層、老頂軟弱巖層分層,到達老頂最上方一層堅硬巖層分層邊界;相鄰鉆孔的間距為為1~20m,鉆孔的深度為10~50m,鉆孔軸線方向與頂板垂線方向夾角為1~45°。

4.按照權利要求1所述的對煤層堅硬頂板控制放頂?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟冢涸诓襟E②中,對于單一堅硬巖層頂板而言,所述的水力割縫是在開切眼內(nèi)所有鉆孔施工完畢后,工作面開采前,沿所有鉆孔軸向從距孔底1m處開始,采用后退方式通過高壓水射流向鉆孔兩邊對稱實施水力割縫;所述的水力割縫是在回風順槽和運輸順槽內(nèi)的鉆孔施工完畢后,自開切眼上下端頭處開始,采用后退方式通過高壓水射流向回風順槽和運輸順槽內(nèi)的鉆孔兩邊對稱實施水力割縫;割縫至距老頂與直接頂交界面以上沿鉆孔軸向1m處停止,鉆孔兩邊的割縫深度分別大于10mm,割縫寬度分別大于10mm。

5.按照權利要求1所述的對煤層堅硬頂板控制放頂?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟冢涸诓襟E②中,對于復合堅硬巖層頂板而言,將老頂內(nèi)堅硬巖層分層沿鉆孔軸向從鉆孔底部至孔口分段,所述的水力割縫是在開切眼內(nèi)所有鉆孔施工完畢后,工作面開采前,對所有鉆孔實施分段水力割縫,即在各個老頂堅硬巖層分層內(nèi)實施水力割縫,第一段割縫沿鉆孔軸向從距最上層老頂堅硬巖層分層邊界1m處開始,采用后退方式通過高壓水射流向鉆孔兩邊對稱實施水力割縫,至距最上層老頂堅硬巖層下部邊界以上1m處止;其它段老頂堅硬巖層分層內(nèi)的水力割縫均按此方法進行;鉆孔兩邊的割縫深度分別大于10mm,割縫寬度分別大于10mm。

6.按照權利要求1所述的對煤層堅硬頂板控制放頂?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟冢涸诓襟E③中,對于單一堅硬巖層頂板而言,所述的封孔是沿開切眼內(nèi)的鉆孔軸向對孔底1m范圍、直接頂與老頂交界面以上1m范圍進行封孔;所述的封孔是待工作面煤壁向前推進超過鉆孔1m且鉆孔處于端頭支架支護范圍內(nèi)時,沿工作面運輸順槽和回風順槽內(nèi)的鉆孔軸向對孔底1m范圍、直接頂與老頂交界面以上1m范圍進行封孔;所述封孔長度均為1m。

7.按照權利要求1所述的對煤層堅硬頂板控制放頂?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟冢涸诓襟E③中,對于單一堅硬巖層頂板而言,所述鉆孔中實施水力壓裂,是對開切眼所有鉆孔內(nèi)實施一次水力壓裂,壓裂裂縫向鉆孔兩側擴展,直至壓裂裂縫整體連通;所述鉆孔中實施水力壓裂,是對工作面運輸順槽和回風順槽內(nèi)鉆孔實施一次水力壓裂,一次水力壓裂是在工作面向前推進超過相鄰下一個鉆孔位置1m、且鉆孔位于端頭支架支護范圍時進行,對相鄰下一個鉆孔以相同方式實施一次水力壓裂,直至與相鄰上一個鉆孔的壓裂裂縫連通;在工作面向前推進過程中,對運輸順槽和回風順槽內(nèi)所有鉆孔均采用一次水力壓裂方式進行壓裂,直至壓裂裂縫整體連通。

8.按照權利要求1所述的對煤層堅硬頂板控制放頂?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟冢涸诓襟E③中,對于復合堅硬巖層頂板而言,所述的封孔是沿鉆孔軸向對第一段割縫上下兩端1m范圍內(nèi)未實施割縫鉆孔進行封孔,封孔后在第一段割縫鉆孔內(nèi)實施水力壓裂,壓裂裂縫向鉆孔兩側擴展,當擴展長度達到相鄰鉆孔孔距一半以上時停止壓裂,接著沿鉆孔軸向對第二段老頂堅硬巖層分層內(nèi)上下兩端1m范圍未實施割縫鉆孔進行封孔,在第二段割縫鉆孔內(nèi)實施水力壓裂,壓裂裂縫向鉆孔兩側擴展,當擴展長度達到相鄰鉆孔孔距一半以上時停止壓裂,以相同的封孔和水力壓裂方式對鉆孔內(nèi)其它段老頂堅硬巖層分層實施水力壓裂,以相同的分段壓裂方式對相鄰鉆孔實施壓裂,直至相鄰鉆孔壓裂裂縫擴展連通,對開切眼內(nèi)所有鉆孔均采用分段水力壓裂方式進行壓裂,直至壓裂裂縫整體連通;對工作面運輸順槽和回風順槽內(nèi)的鉆孔封孔,是待工作面煤壁向前推進超過鉆孔1m、且鉆孔處于端頭支架支護范圍內(nèi)時,沿鉆孔軸向對第一段割縫上下兩端1m范圍內(nèi)未實施割縫的鉆孔進行封孔,封孔后在第一段割縫鉆孔內(nèi)實施水力壓裂,當壓裂裂縫擴展長度達到相鄰鉆孔孔距一半以上時停止壓裂,接著沿鉆孔軸向對第二段割縫上下兩端1m范圍內(nèi)未實施割縫的鉆孔進行封孔,封孔后在第二段割縫鉆孔內(nèi)實施水力壓裂,當壓裂裂縫擴展長度達到相鄰鉆孔孔距一半以上時停止壓裂,以相同的封孔和水力壓裂方式對鉆孔內(nèi)其它段老頂堅硬巖層分層實施水力壓裂,在工作面向前推進超過相鄰下一個鉆孔位置1m、且鉆孔位于端頭支架支護范圍內(nèi)時,對相鄰下一個鉆孔以相同方式實施分段水力壓裂,直至與相鄰上一個鉆孔的壓裂裂縫連通,封孔長度均為1m。

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