[发明专利]煤矿井下定向射孔压裂切顶卸压护巷方法

说明书

本发明涉及煤矿井下卸压护巷方法，特别是坚硬顶板巷道的卸压护巷方法，具体为一种煤矿井下定向射孔压裂切顶卸压护巷方法。解决煤矿坚硬顶板难垮、大面积悬顶造成巷道变形严重、难以支护的问题。本发明所述方法压裂后可以形成连续的裂缝面，使得坚硬顶板可以定向垮落，从而减少巷道侧向悬板面积，改善巷道应力环境。根据巷道所处应力场环境及工作面开采条件，设计合理的切顶卸压护巷方案，最大程度降低巷道围岩变形，保证煤层的安全高效开采。本发明根据巷道所处应力环境及岩层赋存特征，可以调整致裂方案；复合射孔致裂可在岩层中形成连续的裂缝面，致裂效果好；复合射孔致裂方法对围岩损伤小，可最大程度降低压裂对巷道的扰动变形。

技术领域

本发明涉及煤矿井下卸压护巷方法，特别是坚硬顶板巷道的卸压护巷方法，具体为一种煤矿井下定向射孔压裂切顶卸压护巷方法。

背景技术

地下煤层开采，岩层控制是煤层安全高效开采的核心，尤其遇坚硬顶板赋存时，因坚硬顶板强度大，不易破断，坚硬顶板大面积悬顶造成工作面采场应力集中，巷道变形破坏严重等问题。目前对坚硬顶板的控制多采用水力压裂、爆破等方法，水力压裂受岩层三向应力、岩体裂隙赋存等因素的影响较大，无法实现岩层垮落的精准控制；爆破的方法对岩体损伤程度大，亦无法实现高效控制。复合射孔技术通过金属粒子流、高能气体耦合压裂，在岩层中形成定向的齐整裂缝面，从而可实现对岩层垮落的精准控制。但目前煤矿井下尚未大面积应用复合射孔技术，对于采用复合射孔技术对巷道围岩受力特征进行改善的具体方法和工艺仍有待研究。

发明内容

本发明解决煤矿坚硬顶板难垮、大面积悬顶造成巷道变形严重、难以支护的问题，提供一种煤矿井下定向射孔压裂切顶卸压护巷方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：煤矿井下定向射孔压裂切顶卸压护巷方法，是由如下步骤实现的：

a.选定工作面靠近临近采空区一侧的巷道作为控制目标，将巷道分为若干段，在每段巷道内布置用于监测巷道变形情况的监测装置，在每段巷道内靠临近采空区一侧顶板向采空区方向施工钻孔，钻孔与巷道顶板平面呈角度θ，沿工作面推进方向以间距L连续布置钻孔；

b.钻孔孔口预留一定长度作为封孔段，钻孔内除封孔段的其余范围内装满复合射孔器，复合射孔器中装有射孔弹和火药；

c. 依次引爆各段巷道内的复合射孔器，引爆前在封孔段内对钻孔实施封孔，各钻孔中的复合射孔器的导爆索穿过封孔而引出钻孔，在钻孔出口处导爆索与雷管连接，各雷管与引爆器连接；引爆器引爆雷管，雷管引燃导爆索，导爆索引爆复合射孔器内的射孔弹和火药；

d.当前段巷道复合射孔器被引爆后，若监测装置监测到的当前段巷道两帮或顶底板引爆前后的移近变形量大于等于1000mm，则加大相邻后一段巷道的钻孔长度，钻孔长度加长量为（变形量*3）/4，直至被引爆的当前段巷道两帮及顶底板移近变形量小于1000mm而停止增加后一段巷道的钻孔长度。

本发明所述方法压裂后可以形成连续的裂缝面，使得坚硬顶板可以定向垮落，从而减少巷道侧向悬板面积，改善巷道应力环境。根据巷道所处应力场环境及工作面开采条件，设计合理的切顶卸压护巷方案，最大程度降低巷道围岩变形，保证煤层的安全高效开采。本发明有以下优点：1）根据巷道所处应力环境及岩层赋存特征，可以调整致裂方案，灵活性强；2）该复合射孔致裂方法可在岩层中形成连续的裂缝面，致裂效果好；3）复合射孔致裂方法对围岩损伤小，可最大程度降低压裂对巷道的扰动变形；4）该方法操作流程及工艺简单，推广应用前景广泛。

附图说明

图1为本发明所述方法的示意图；

图2为图1的剖面图；

图3为本发明射孔连接示意图。

图中：1－工作面，2－临近采空区，3－巷道，4－钻孔，5－封孔段，6－导爆索，7－雷管，8－引爆器，9－引爆装置。

具体实施方式