[发明专利]放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法

说明书

放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，在工作两侧的回采巷道中，向工作面的顶煤内施工两排钻孔，钻孔内装填卷装膨胀剂，通过其产生的持续稳定的膨胀压力扩展工作面超前支承压力的影响范围，提高超前支承压力的峰值，增强支承压力对顶煤的破碎效果。本发明的放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，工序简单，操作方便，陈本低，在放顶煤工作面提高顶煤回收率的工程中具有更好的应用前景。钻孔作业位置设置在采动影响区外，选择灵活，各钻孔施工互不关联，施工顺序灵活，工程施工不影响工作面其它生产作业，所用膨胀剂为市场普通材料，价格低，无污染，储运方便，在煤矿井下没有安全隐患，更加安全可靠。

技术领域

本发明涉及采煤技术，具体涉及放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法。

背景技术

厚煤层分布广、储量丰富是中国煤炭资源的基本赋存特征。厚及特厚煤层综放开采是实现煤炭安全高效开采的方向和重要技术途径。尽管放顶煤技术已得到了广泛应用，但提高顶煤回收率一直是制约该技术发展的关键问题。决定放顶煤工作面顶煤回收效果的关键是顶煤的冒放性，即顶煤能破碎成较小的块度，从而有利于回采设备的顺利回收。放顶煤工作面主要通过矿山压力及回采扰动作用实现顶煤的自动破碎。但当工作面埋深浅或煤层坚硬时，顶煤往往破碎块度大，无法有效回收，需要采取辅助措施，否则会因丢煤严重而无法采用放顶煤方法进行回采。

目前，人工辅助破碎顶煤的方法有两种，一种是爆破方法，一种是水力压裂方法。爆破方法就是向顶煤内施工钻孔进行爆破，对顶煤进预裂，水力压裂方法也是向顶煤内施工钻孔，通过注入高压水，对顶煤进行压裂。爆破方式对顶煤预裂效果好，但对于钻孔深度超过100m的爆破，施工困难，安全性差，且随着矿井安全管理要求的提高，控制煤矿井下炸药爆破日趋严格，限制了该方法的应用。水力压裂能够对顶煤进行致裂，但破裂往往只沿主破裂面延伸，裂隙数目少，对顶煤的破碎效果差，相关技术还在发展之中，尚不成熟。探索新的技术方法，实现对顶煤的有效破碎，是放顶煤技术发展的重要内容。放顶煤工作面顶煤的自然破碎主要依靠超前支承压力、顶板的回转下沉和支架的反复支撑作用，其中超前支承压力是关键。如果能够采用适当的技术措施，增强以上三项要素或其中任意项对顶煤的破碎作用，就能相应提高顶煤的冒放性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，以克服现有的人工辅助破碎顶煤方法施工困难、安全性差等缺陷。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案如下：

放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，包括步骤：

S1：在放顶煤工作面的超前影响区外向工作面顶煤内施工若干钻孔，钻孔在竖直方向上平行于放顶煤工作面，钻孔在水平方向上斜向上穿入顶煤；

S2：向钻孔内填装卷装膨胀剂；

S3：封堵钻孔孔口。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述步骤S1具体包括：在放顶煤工作面的超前影响区外，从两侧的回采巷道向工作面顶煤内施工两排钻孔，钻孔在竖直方向上平行于放顶煤工作面，钻孔在水平方向上从回采巷道斜向上穿入顶煤，其中，钻孔的终孔位置不穿入顶板，钻孔的长度不小于放顶煤工作面长度的1/2。

作为本发明进一步改进的技术方案，每排钻孔中各钻孔相互平行且等间距分布。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述钻孔的孔径不小于100mm。

作为本发明进一步改进的技术方案，各排钻孔中各钻孔的水平投影之间的距离不大于钻孔直径的20倍。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述步骤S2具体包括：向钻孔内填装卷装膨胀剂，边装边捣实，所述卷装膨胀剂的水化反应时间在12小时以上。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述步骤S3具体包括：采用黄泥封堵孔口，其中，封口段的长度不小于5m且超过钻孔穿越机采煤段的长度。