[發明專利]厚煤層錯層位外錯式綜放開采沿頂布置鉆孔預裂頂煤

在審

• 申請號: 201810232830.5
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108442929A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種厚煤層錯層位外錯式綜放開采沿頂布置鉆孔預裂頂煤的方法。當煤層埋藏較淺、厚度較大、煤體比較堅硬、有較厚夾矸層時(統稱為堅硬厚煤層)，礦山壓力作用不能使頂煤及時垮落和充分破碎，應力水平難以達到破壞頂煤致密煤塊的程度。并且塊體大，不易從支架后方放出。錯層位外錯式綜放開采，其中一條回風巷道沿頂布置，可利用沿頂巷道水平布置鉆孔，鉆孔注靜態破碎劑預裂頂煤利于裂隙發育。煤體裂隙分布對頂煤可放性的影響煤體裂隙分布對其可放性的影響主要有兩個方面:一是裂隙面的存在降低了煤體的強度；二是裂隙的密度、組數和貫通性等的增大,使煤體冒落的塊度減小,易于放出。完成頂煤預裂，增加頂煤回收率，減少采空區遺煤自燃發火嚴重的隱患，保證工作面安全高效生產。

技術領域

本發明專利涉及一種厚煤層錯層位外錯式綜放開采沿頂布置鉆孔預裂頂煤的方法，特別適用于淺埋頂煤硬度較大和含夾矸的煤層。

背景技術

20世紀50年代以來，由于西方工業化國家對煤炭能源的需求較高，厚煤層開采技術發展進程較快。經過60多年來國內外學者對厚煤層開采方法的研究與實踐，研究成果歸納起來主要有四種開采方法：綜放開采、大采高綜采、大采高綜放、錯層位綜放開采及分層開采。而其中綜放開采和錯層位開采又是我國常使用的厚煤層開采方法，分為機采部分和放落部分，放落部分主要體現在是頂煤冒放特征、頂煤運移規律、頂煤破壞機理方面，由于頂煤的存在,老頂的運動效應將被“弱化”。

錯層位頂煤開采方法實際上是高落放礦法和長壁開采法相結合而成的一種采煤方法，放頂煤開采的基本原則是“以放為主，以采促放”。綜采放頂煤開采中，頂煤只有在到達支架放煤口位置時及時垮落和充分破碎，才有可能被安全充分地放出。因此，頂煤及時垮落和充分破碎是采用綜采放頂煤采煤方法的基本前提和必要條件。

綜放采場礦壓顯現更加劇烈，大尺度的頂煤體能否在礦山壓力的作用下破碎、冒落、放出，實現綜放工作面的高采出率，已成為制約厚煤層采用綜放開采的關鍵技術問題。將頂煤沿橫向從實體煤至采空區依次分為原巖應力區、彈性區、塑性區和散體區并確定了分區原則(圖4)，該分區方法從力學角度直觀有效地看出頂煤體的介質轉化特征。在放頂煤開采中，頂煤破壞的主要動力來自礦山壓力，頂煤能否及時垮落和充分破碎主要取決于煤體的整體強度和礦山壓力的大小。當煤層埋藏較淺、厚度較大、煤體比較堅硬、有較厚夾矸層時(統稱為堅硬厚煤層)，礦山壓力作用不能使頂煤及時垮落和充分破碎，這將使大量頂煤難以回收，造成資源采出率低，并埋下采空區遺煤自然發火嚴重的隱患，同時也必將嚴重威脅工作面安全生產，嚴重制約工作面產效的提高。因此采礦界曾經普遍認為堅硬厚煤層不能采用綜采放頂煤技術開采。要將綜采放頂煤采煤方法應用于堅硬厚煤層的開采中，就必須首先解決堅硬頂煤垮冒難的問題。

發明內容

技術問題：本發明的目的是在厚煤層錯層位外錯式綜放開采中沿頂巷道布置鉆孔預裂提高頂煤冒放性，能有效解決堅硬煤層頂煤垮冒難的問題，提高工作面回收率，特別適用于頂煤硬度較大合含夾矸的煤層中不易放落的問題。

技術方案實施步驟：

a圖1中首采工作面回風巷道(沿頂巷道)(3)超前工作面5m處布置鉆機(5)，向實體煤體中打設鉆孔(4)預裂頂煤。鉆孔(4)打設角度全部取0°，和上覆巖層頂板平行打鉆孔(4)，鉆孔(4)水平方向傾斜一定角度打設，包括支架上方頂煤。

b鉆孔(4)打設完畢后，利用鉆孔中注靜態破碎劑預裂頂煤(圖3b)，然后繼續推進工作面，支架后尾梁進行放煤作業。

c隨著工作面的不斷推進，不斷重復a、b步驟，完成頂煤預裂，增加頂煤回收率。