[發明專利]一種氣相壓裂頂板弱化處理安全放頂的方法

在審

• 申請號: 201410663423.1
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104481537A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 王強;曹運興;蘆志剛;李會雙;郭繼榮;徐計連;孫寶旭;崔宏偉;杜景衛;張軍勝;孫丙周;郭德濤;徐峰懿;唐文杰
• 申請（專利權）人: 山西潞安環保能源開發股份有限公司;河南理工大學;山西潞安工程有限公司
• 主分類號: E21C41/16
• 分類號: E21C41/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種氣相壓裂頂板弱化處理安全放頂的方法。

背景技術

在煤礦回采工作面的開采過程中，尤其是在初采階段老頂初次垮落的安全管理是綜采工作面實現安全、高效的關鍵環節。一旦遇到整體性好、不易冒落的堅硬頂板，容易造成采空區懸頂面積不斷擴大，當較大面積的懸露頂板瞬間垮落時，極易引起瓦斯超限，采掘機械損害，人員傷亡，釀成重大頂板事故。頂板事故是煤礦不容忽視的重要災害事故之一，它不同于瓦斯煤塵爆炸，群死群傷的重特大惡性事故通常比較少見，而零散事故卻頻繁發生，凡是有人工作的地點，都有可能發生這類事故，分布范圍也特別廣泛。采用頂板預裂爆破技術，提前弱化頂板，能夠保證回采初期頂板安全垮落和安全生產。

目前國內外對堅硬煤層頂板預裂的主要技術措施有：

1.注水弱化堅硬頂板①頂板高壓注水。缺點：作業現場環境惡劣，②頂板靜壓注水。缺點：作用時間長，作用現場環境惡劣，只對粘土粘結的砂巖作用比較好，對其他頂板效果不是很理想。

2.炸藥預裂爆破弱化堅硬頂板。①循環式淺孔放頂。優點：適合各種堅硬頂板，缺點：工序復雜，影響正常生產，處理啞炮困難，裝藥量難以確定，安全系數低。②步距式深孔爆破，優點：適合各種堅硬頂板，缺點：工序復雜，影響正常生產，處理啞炮困難，裝藥量難以確定，安全系數低。③超前深孔預裂爆破。優點：適合各種堅硬頂板，缺點：工序復雜，處理啞炮困難，裝藥量難以確定，安全系數低。④地面深孔放頂。優點：適合各種堅硬頂板，缺點：成本高，工序復雜，處理啞炮困難，裝藥量難以確定，安全系數低。

發明內容

本發明的目的正是針對上述技術中存在的不足之處而提供一種新的頂板預裂的方法。該方法可以經濟、高效的對堅硬難放頂板進行有效的弱化處理有效減少直接頂的初次垮落步距，增加煤炭回收率，確保工作面生產安全。

本發明的目的可以通過下述技術措施來實現：

本發明的方法包括下屬步驟：

a、打壓裂鉆孔：從采煤工作面開切眼以及距開切眼20m～30m的皮帶順槽、軌道順槽采用ZLJ-350煤礦專用坑道鉆機斜向上以設計角度和不同鉆孔間距向煤層頂板打預裂鉆孔，鉆孔直徑為75mm；設計角度為35度到50度，鉆孔間距為0.8m到2.2m；

b、壓裂桿的推送：預裂鉆孔施工完畢后，首先要觀察鉆孔成孔效果，有無塌孔，煤矸堵孔情況，如有塌孔、堵孔情況應及時組織工人進行清理；之后，為加快施工進度，在通過計算氣相壓裂裝置的質量和摩擦阻力的基礎上，利用人工推進，每個鉆孔的推送需要4～6個工人以及一個技術人員；鉆孔內推送氣相壓裂桿的數量應根據鉆孔深度適當調整；

c、連線爆破：將爆破線從鉆孔內的氣相壓裂裝置上連接至預裂鉆孔外的安全距離進行預裂爆破；氣相壓裂裝置內裝有液態氣體，液態氣體為二氧化碳。

本發明的有益效果如下：

1、有效減少直接頂的初次垮落步距。

2、增加煤炭回收率。

3、通過縮小頂板初次垮落步距，切斷切眼老頂完整性，將頂板初次來壓直接變為周期來壓，杜絕頂板大面積垮落造成的沖擊波事故。

4、避免老塘空頂垮落時空氣突然擠出，造成風速突然加快，風流瞬時紊亂，杜絕由此引起的煤塵事故。

附圖說明：

圖1是開切眼頂板預裂鉆孔布置平面圖；

圖2是開切眼頂板預裂鉆孔布置剖面圖；

圖3是圖1中的I-I剖面圖；

圖4是圖1中的II-II剖面圖；

圖中：1、預裂鉆孔。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

如圖1-4所示，從采煤工作面開切眼以及距開切眼20m～30m的皮帶順槽、軌道順槽采用ZLJ-350煤礦專用坑道鉆機斜向上以設計角度和不同鉆孔間距向煤層頂板打預裂鉆孔1，鉆孔直徑為75mm；設計角度為35度到50度，鉆孔間距為0.8m到2.2m；

預裂鉆孔施工完畢后，首先要觀察鉆孔成孔效果，有無塌孔，煤矸堵孔情況，如有塌孔、堵孔情況應及時組織工人進行清理；之后，為加快施工進度，在通過計算氣相壓裂裝置的質量和摩擦阻力的基礎上，利用人工推進，每個鉆孔的推送需要4～6個工人以及一個技術人員；鉆孔內推送氣相壓裂桿的數量應根據鉆孔深度適當調整；

將爆破線從鉆孔內的氣相壓裂裝置上連接至預裂鉆孔外的安全距離進行預裂爆破；氣相壓裂裝置內裝有液態氣體，液態氣體為二氧化碳。