[发明专利]一种煤层坚硬顶板致裂弱化方法

权利要求书

1.一种煤层坚硬顶板致裂弱化方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、钻孔：当回采工作面(22)向前推移一段距离后，利用钻机向采场区域的难垮坚硬顶板岩层(1)内部钻取多个致裂孔(2)和导向孔(3)，致裂孔(2)和导向孔(3)相互间隔，在致裂孔(2)顶端利用水力割缝装置割出楔形缝槽(2-1)；

b、液氮制备：将空气压缩机(21)通过抽气管路(18)与冷却机组(20)相连，抽气管路(18)上安装负压风机(19)，通过空气压缩机(21)将空气进行压缩，把压缩空气经由冷却机组(20)冷却液化，进而形成液氮(16)，再将液氮(16)储存于液氮储罐(15)内；

c、封孔：先将绝热套管(5)套入致裂孔(2)内，再将注气高压膨胀封孔器(6)伸入到绝热套管(5)内，伸入深度小于绝热套管(5)的长度，绝热套管(5)外壁与致裂孔(2)内壁之间、绝热套管(5)内壁与注气高压膨胀封孔器(6)外壁之间均通过乙二醇防冻液进行黏结封堵，最后将致裂管(4)和回气管(17)穿过注气高压膨胀封孔器(6)并伸入到致裂孔(2)内，回气管(17)上安装回气截止阀(14)；

d、脉动注入液氮：将液氮储罐(15)与注液管(9)相连，注液管(9)上安装注液泵(11)、等量分流器(10)和压力表(7)，将注液管(9)通过单向阀门(8)与致裂管(4)连接，关闭回气截止阀(14)，开启液氮储罐(15)上的供液阀(13)，将液氮储罐(15)内的液氮(16)通过注液管(9)和致裂管(4)注入到致裂孔(2)内，当压力表(7)数值P>2.5MPa时，通过调频器(12)将注液泵(11)的电机频率调至4Hz，并向致裂孔(2)中注入液氮(16)十分钟，然后通过调频器(12)逐次调高注液泵(11)的电机频率，每调高一次注液泵(11)的电机频率便向致裂孔(2)中注入液氮(16)十分钟，直至压力表(7)数值P<0.5MPa时，关闭注液泵(11)和供液阀(13)；

e、氮气回收：将回气管(17)连接至抽气管路(18)，当脉动注入液氮过程结束后，开启回气截止阀(14)，将氮气通过负压风机(19)抽采至抽采管路(18)，执行液氮制备过程。

f、随着回采工作面的不断向前推移，依次按照上述步骤a至e，使顶板岩层进行有效跨落。

2.根据权利要求1所述的一种煤层坚硬顶板致裂弱化方法，其特征在于，所述致裂孔(2)和导向孔(3)之间的间距为4～5m。

3.根据权利要求2所述的一种煤层坚硬顶板致裂弱化方法，其特征在于，所述致裂孔(2)和导向孔(3)角度沿采空区方向向上倾斜30～60°，孔深为8-10m，孔径为30-35cm。

4.根据权利要求1所述的一种煤层坚硬顶板致裂弱化方法，其特征在于，所述致裂管(4)、注液管(9)、回气管(17)均采用防冻裂无缝钢管，在防冻裂无缝钢管内部套有含绝热特性的岩棉、石棉或玻璃纤维。

5.根据权利要求1所述的一种煤层坚硬顶板致裂弱化方法，其特征在于，所述冷却机组(20)的温度控制范围为-250～-10℃。

6.根据权利要求1所述的一种煤层坚硬顶板致裂弱化方法，其特征在于，所述乙二醇防冻液中添加有防锈剂。

7.根据权利要求1所述的一种煤层坚硬顶板致裂弱化方法，其特征在于：所述负压风机(19)的风压控制范围为-0.8MPa～-1.2MPa，在负压风机(19)入风口布置一个空气过滤器，防止岩层碎渣进入负压风机(19)内发生故障。

8.根据权利要求1所述的一种煤层坚硬顶板致裂弱化方法，其特征在于：步骤d中，所述注液泵(11)的电机频率每次调高4Hz。