[發(fā)明專利]一種臨空巷道回采工作面堅(jiān)硬頂板地面脈沖切頂方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010865010.7
• 申請(qǐng)日: 2020-08-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112412457B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李桂臣;畢瑞陽(yáng);孫長(zhǎng)倫;許嘉徽;梁巨理;榮浩宇;孫元田
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21C41/18
• 分類號(hào): E21C41/18;E21C37/12;E21B47/00;E21B47/06;E21B43/26;E21B33/03;E21D9/10
• 代理公司: 北京淮海知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32205
• 代理人: 劉振祥

一種臨空巷道回采工作面堅(jiān)硬頂板地面脈沖切頂方法，在巷道頂部開(kāi)設(shè)一個(gè)豎向的鉆孔，鉆孔的孔底延伸到堅(jiān)硬巖層中；利用鉆孔觸探儀對(duì)鉆孔進(jìn)行探測(cè)，結(jié)合壓力情況判斷出堅(jiān)硬巖層對(duì)巷道圍巖的壓力；在回采工作面兩側(cè)的煤柱正上方均開(kāi)設(shè)L形鉆孔，其豎直段從地面向下延伸至煤柱正上方堅(jiān)硬巖層的1/2位置處，其水平段沿著工作面推進(jìn)方向一直延伸至需切頂?shù)膱?jiān)硬巖層邊界；利用封孔器封住L形鉆孔的孔口，通過(guò)連接在注水口上的水路進(jìn)行注水作業(yè)，接通電源，利用沖擊波進(jìn)行致裂；通過(guò)控制器上連接的顯示器觀察沖擊波致裂范圍，直至整個(gè)工作面推進(jìn)方向上堅(jiān)硬巖層兩側(cè)同時(shí)致裂切斷。該方法探測(cè)過(guò)程不易出現(xiàn)偏差，探測(cè)精度高，同時(shí)，切頂速度快、安全性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦切頂卸壓技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種臨空巷道回采工作面堅(jiān)硬頂板地面脈沖切頂方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段，我國(guó)煤礦開(kāi)采主要為井工開(kāi)采模式，這種模式中，堅(jiān)硬頂板是采場(chǎng)強(qiáng)礦壓的主要因素之一。在井下開(kāi)采過(guò)程中，巷道會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的礦壓顯現(xiàn)。臨空巷道強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)主要原因之一是因?yàn)轫敯鍒?jiān)硬，在巷道上方有很大的懸頂，導(dǎo)致巷道變形嚴(yán)重；另一個(gè)原因是在工作面推過(guò)后，臨空巷道采空區(qū)上覆堅(jiān)硬頂板懸頂面積大，后期突然垮落產(chǎn)生的颶風(fēng)和沖擊地壓會(huì)造成人員、設(shè)備的損傷，影響礦井安全生產(chǎn)；因此，回采工作面堅(jiān)硬頂板的切頂卸壓是非常必要的，為了消除安全隱患，需要提供一臨空巷道回采工作面堅(jiān)硬頂板地面脈沖切頂?shù)姆椒▉?lái)防止堅(jiān)硬頂板帶來(lái)的危害，以提高作業(yè)的安全系數(shù)。

另外，現(xiàn)有技術(shù)在探測(cè)方面，鉆孔探測(cè)原位測(cè)試方法有超聲波探測(cè)法、鉆孔觸探法、鉆孔剪切法等。而由于原有的鉆孔觸探法只在探頭上安裝單一的探針，對(duì)鉆孔圍巖進(jìn)行探測(cè)時(shí)不僅測(cè)試方位容易出現(xiàn)偏差，而且測(cè)試數(shù)據(jù)也不夠精準(zhǔn)，進(jìn)一步增加了煤礦安全生產(chǎn)工作的隱患。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種臨空巷道回采工作面堅(jiān)硬頂板地面脈沖切頂方法，該方法探測(cè)過(guò)程不易出現(xiàn)偏差，探測(cè)精度高，同時(shí)，切頂速度快、安全性好，不會(huì)造成二次污染，且切頂過(guò)程中的動(dòng)力擾動(dòng)小，不會(huì)損壞原有的支護(hù)，能有效保證煤礦的安全生產(chǎn)工作。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種臨空巷道回采工作面堅(jiān)硬頂板地面脈沖切頂方法，包括鉆孔觸探儀和電脈沖裝置，所述鉆孔觸探儀包括輸送桿、升降器、探頭、探針、手壓泵和數(shù)據(jù)采集儀，所述輸送桿為伸縮式桿件，輸送桿的下端與升降器連接，其外徑小于待探測(cè)的鉆孔的內(nèi)徑；所述升降器固定安裝在沿空巷道內(nèi)，升降器為可升降式結(jié)構(gòu)，且俯仰角度可調(diào)節(jié)，從而不僅可以調(diào)整輸送桿進(jìn)入鉆孔的深度，也可以調(diào)節(jié)輸送桿的角度以適應(yīng)不同角度的鉆孔；所述探頭安裝在輸送桿的上端，其頂端周身均勻的設(shè)置有四個(gè)徑向安裝孔，其內(nèi)部還設(shè)置有連通到四個(gè)徑向安裝孔的油道，油道的進(jìn)油口設(shè)置在探頭的表面；探針的數(shù)量四個(gè)，四個(gè)探針?lè)謩e安裝在四個(gè)徑向安裝孔中，且兩兩成對(duì)的分布在x軸和y軸方向上；探針的里端外側(cè)安裝有活塞環(huán)，并通過(guò)活塞環(huán)與徑向安裝孔滑動(dòng)密封配合，探針的長(zhǎng)度小于徑向安裝孔的深度，且其里端還通過(guò)拉簧與徑向安裝孔的孔底連接；探針頂端的外部設(shè)置在壓力傳感器；在探頭上設(shè)置有檢測(cè)探針伸出長(zhǎng)度的位移傳感器；所述手壓泵設(shè)置在沿空巷道內(nèi)，且通過(guò)油路與探頭上的進(jìn)油口連接；所述數(shù)據(jù)采集儀通過(guò)電纜與位移傳感器和壓力傳感器連接；

所述電脈沖裝置包括推桿、操作臺(tái)、沖擊波產(chǎn)生器、封孔器和控制器，所述推桿為柔性可折彎桿件，其一端與操作臺(tái)連接；所述操作臺(tái)設(shè)置在地面上，操作臺(tái)用于控制推桿收縮長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)；所述沖擊波產(chǎn)生器的尺寸小于待作業(yè)的L形鉆孔的內(nèi)徑，其安裝在推桿的另一端，其外部相對(duì)的兩側(cè)固定嵌設(shè)有呈V字形的聚能罩，聚能罩的里端與沖擊波產(chǎn)生器的出口相連通；所述封孔器為筒式結(jié)構(gòu)，其套設(shè)在推桿的外部，并與L形鉆孔的孔口相配合，用于建立推桿與L形鉆孔的孔口之間的密封連接；封孔器上設(shè)置有連通到其內(nèi)腔中的注水口；控制器與操作臺(tái)和沖擊波產(chǎn)生器連接；

還包括如下步驟：

S1：在巷道的頂部開(kāi)設(shè)一個(gè)豎向延伸的鉆孔，鉆孔的孔底延伸到堅(jiān)硬巖層中；