[发明专利]煤矿坚硬顶板定向压裂控制方法

说明书

本发明涉及煤矿坚硬顶板卸压方法，具体为煤矿坚硬顶板定向压裂控制方法。解决煤矿坚硬顶板现有压裂控制方法无法达到精确、高效的缺陷和问题。该方法是由如下步骤实现的：a.选定巷道侧向悬顶未垮落顶板作为定向压裂控制的区域，采用钻机每隔距离L进行钻孔，钻孔沿巷道长度方向呈直线排列，每个钻孔位于巷道顶板的宽度方向的垂直面内且与巷道顶板呈角度θ；其中，L为1－3米，θ为60~80°；b.装配复合射孔器；c.每个钻孔装入一个复合射孔器，然后对各钻孔进行封孔，各钻孔中的复合射孔器的引线穿过封孔而引出钻孔，在钻孔出口处引线与雷管连接，各雷管与起爆仪连接；d.起爆仪点火，完成作业。实现了煤矿坚硬顶板的精准造缝。

技术领域

本发明涉及煤矿坚硬顶板卸压方法，具体为煤矿坚硬顶板定向压裂控制方法。

背景技术

煤矿地下开采，岩层控制是核心，其中坚硬顶板控制是岩层控制的一大难点。当煤层上赋坚硬顶板时，因其强度大，顶板难以破断造成悬顶步距大，且其破断结构不可控，诱发煤矿采场应力分布复杂，矿压灾害严重。目前对于坚硬顶板的控制，多采用爆破或水力压裂的方法，其中爆破技术损伤范围大，安全隐患高；水力压裂技术控制坚硬顶板时，压裂裂缝扩展受岩层三向应力分布状态直接影响，扩展形态无法控制。所以目前对于煤矿坚硬顶板的控制，尚无法达到精确、高效，导致难以实现对于采场矿压的有效控制，矿压灾害频发对安全生产带来极大隐患，经济损失严重。所以，急需发明一种对于坚硬顶板的定向压裂控制方法，实现坚硬顶板破断的准确控制，降低顶板悬顶面积，减弱采场矿压显现强度，实现顶板和矿压灾害的精准控制。

发明内容

本发明解决煤矿坚硬顶板现有压裂控制方法存在的缺陷和问题，提供一种煤矿坚硬顶板定向压裂控制方法。该定向压裂控制方法采用复合射孔造缝的方法对坚硬顶板进行切顶卸压，解决坚硬顶板难垮难冒造成采场围岩应力集中的难题，对坚硬顶板实施定向破裂，实现坚硬顶板的精准垮落控制。

本发明是采用如下技术方案实现的：煤矿坚硬顶板定向压裂控制方法，是由如下步骤实现的：

a. 选定巷道侧向悬顶未垮落顶板作为定向压裂控制的区域（巷道侧向悬顶面积过大是造成巷道变形严重的主要因素，对于巷道正上方顶板可以不去控制），采用钻机每隔距离L进行钻孔，钻孔沿巷道长度方向呈直线排列，每个钻孔位于巷道顶板的宽度方向的垂直面内且与巷道顶板呈角度θ；其中，L为1－3米，θ为60~80°；

b.装配复合射孔器；

c.每个钻孔装入一个复合射孔器，然后对各钻孔进行封孔，各钻孔中的复合射孔器的引线穿过封孔而引出钻孔，在钻孔出口处引线与雷管连接，各雷管与起爆仪连接；

d.起爆仪点火，完成作业。起爆仪引爆雷管，雷管引燃引线，引线引爆或启动复合射孔器。

现场监测结果表明，经复合射孔后，沿着钻孔方向形成了一个齐整裂缝面，坚硬顶板沿着裂缝面破断，实现了顶板的精准控制。其中，钻孔角度θ对顶板的精准控制有至关重要的作用，角度θ太大不利于复合射孔器的装入及封孔作业，影响操作效率，角度θ太小会造成切顶范围过小，控制效果差，一般控制角度θ在60~80°范围内。

本发明所述方法通过采用复合射孔技术，结合井下合理布置钻孔施工，优化复合射孔工艺，在坚硬顶板中精准造缝，实现顶板垮落的高效精准控制，避免悬顶带来的矿压灾害，保证煤层的安全高效开采。

本发明所述方法有以下优点：1）采用间隔的多个复合射孔器进行射孔造缝，可在岩层中形成一个齐整裂缝面，实现岩层的精准切割；2）复合射孔造缝方法相比爆破安全性高，相比水力压裂对裂缝面的可控性更强；3）该方法科学可靠，流程简单，实现了煤矿坚硬顶板的精准造缝，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明所述方法的示意图。