[发明专利]一种气相压裂顶板弱化处理安全放顶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气相压裂顶板弱化处理安全放顶的方法。

背景技术

在煤矿回采工作面的开采过程中，尤其是在初采阶段老顶初次垮落的安全管理是综采工作面实现安全、高效的关键环节。一旦遇到整体性好、不易冒落的坚硬顶板，容易造成采空区悬顶面积不断扩大，当较大面积的悬露顶板瞬间垮落时，极易引起瓦斯超限，采掘机械损害，人员伤亡，酿成重大顶板事故。顶板事故是煤矿不容忽视的重要灾害事故之一，它不同于瓦斯煤尘爆炸，群死群伤的重特大恶性事故通常比较少见，而零散事故却频繁发生，凡是有人工作的地点，都有可能发生这类事故，分布范围也特别广泛。采用顶板预裂爆破技术，提前弱化顶板，能够保证回采初期顶板安全垮落和安全生产。

目前国内外对坚硬煤层顶板预裂的主要技术措施有：

1.注水弱化坚硬顶板①顶板高压注水。缺点：作业现场环境恶劣，②顶板静压注水。缺点：作用时间长，作用现场环境恶劣，只对粘土粘结的砂岩作用比较好，对其他顶板效果不是很理想。

2.炸药预裂爆破弱化坚硬顶板。①循环式浅孔放顶。优点：适合各种坚硬顶板，缺点：工序复杂，影响正常生产，处理哑炮困难，装药量难以确定，安全系数低。②步距式深孔爆破，优点：适合各种坚硬顶板，缺点：工序复杂，影响正常生产，处理哑炮困难，装药量难以确定，安全系数低。③超前深孔预裂爆破。优点：适合各种坚硬顶板，缺点：工序复杂，处理哑炮困难，装药量难以确定，安全系数低。④地面深孔放顶。优点：适合各种坚硬顶板，缺点：成本高，工序复杂，处理哑炮困难，装药量难以确定，安全系数低。

发明内容

本发明的目的正是针对上述技术中存在的不足之处而提供一种新的顶板预裂的方法。该方法可以经济、高效的对坚硬难放顶板进行有效的弱化处理有效减少直接顶的初次垮落步距，增加煤炭回收率，确保工作面生产安全。

本发明的目的可以通过下述技术措施来实现：

本发明的方法包括下属步骤：

a、打压裂钻孔：从采煤工作面开切眼以及距开切眼20m～30m的皮带顺槽、轨道顺槽采用ZLJ-350煤矿专用坑道钻机斜向上以设计角度和不同钻孔间距向煤层顶板打预裂钻孔，钻孔直径为75mm；设计角度为35度到50度，钻孔间距为0.8m到2.2m；

b、压裂杆的推送：预裂钻孔施工完毕后，首先要观察钻孔成孔效果，有无塌孔，煤矸堵孔情况，如有塌孔、堵孔情况应及时组织工人进行清理；之后，为加快施工进度，在通过计算气相压裂装置的质量和摩擦阻力的基础上，利用人工推进，每个钻孔的推送需要4～6个工人以及一个技术人员；钻孔内推送气相压裂杆的数量应根据钻孔深度适当调整；

c、连线爆破：将爆破线从钻孔内的气相压裂装置上连接至预裂钻孔外的安全距离进行预裂爆破；气相压裂装置内装有液态气体，液态气体为二氧化碳。

本发明的有益效果如下：

1、有效减少直接顶的初次垮落步距。

2、增加煤炭回收率。

3、通过缩小顶板初次垮落步距，切断切眼老顶完整性，将顶板初次来压直接变为周期来压，杜绝顶板大面积垮落造成的冲击波事故。

4、避免老塘空顶垮落时空气突然挤出，造成风速突然加快，风流瞬时紊乱，杜绝由此引起的煤尘事故。

附图说明：

图1是开切眼顶板预裂钻孔布置平面图；

图2是开切眼顶板预裂钻孔布置剖面图；

图3是图1中的I-I剖面图；

图4是图1中的II-II剖面图；

图中：1、预裂钻孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1-4所示，从采煤工作面开切眼以及距开切眼20m～30m的皮带顺槽、轨道顺槽采用ZLJ-350煤矿专用坑道钻机斜向上以设计角度和不同钻孔间距向煤层顶板打预裂钻孔1，钻孔直径为75mm；设计角度为35度到50度，钻孔间距为0.8m到2.2m；

预裂钻孔施工完毕后，首先要观察钻孔成孔效果，有无塌孔，煤矸堵孔情况，如有塌孔、堵孔情况应及时组织工人进行清理；之后，为加快施工进度，在通过计算气相压裂装置的质量和摩擦阻力的基础上，利用人工推进，每个钻孔的推送需要4～6个工人以及一个技术人员；钻孔内推送气相压裂杆的数量应根据钻孔深度适当调整；

将爆破线从钻孔内的气相压裂装置上连接至预裂钻孔外的安全距离进行预裂爆破；气相压裂装置内装有液态气体，液态气体为二氧化碳。