[发明专利]一种煤矿坚硬顶板定向切顶卸压的方法

权利要求书

1.一种煤矿坚硬顶板定向切顶卸压的方法，其特征在于，包括：

在煤矿巷道的顶板上施工钻孔，并将钻孔划分为多个预设压裂段；

通过对钻孔的孔壁进行水力切缝，使钻孔的两侧分别形成一条平行钻孔轴线的裂缝面；

通过两个封孔器分别对裂缝面的两端封孔，使两个封孔器之间形成密闭的封孔段；

通过向封孔段持续注入高压水，完成对封孔段两侧岩体的压裂；

对该钻孔内其他预设压裂段依次进行切缝、封孔和压裂，直至完成对整个钻孔的压裂。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿坚硬顶板定向切顶卸压的方法，其特征在于，在对钻孔的孔壁进行水力切缝时，包括：

将带有磨料砂的高压水沿着巷道轴线方向对钻孔两侧的孔壁进行射流切割；同时通过移动射流器，使孔壁两侧沿钻孔轴线形成两条与预设长度相同的裂缝面。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿坚硬顶板定向切顶卸压的方法，其特征在于，在将带有磨料砂的高压水对钻孔两侧的孔壁进行射流切割时，包括：

将从高压泵出来的高压水经过磨料罐后成为带有磨料砂的混合液体，从位于钻杆前端的射流器两侧高速喷出；其中，高压水经射流器后的喷射方向为巷道轴线方向；

通过钻杆带动射流器沿钻孔的轴线向前或向后匀速移动，使孔壁两侧分别形成一条预设长度的裂缝面；其中，射流器在钻孔内的移动范围为裂缝面的预设长度，裂缝面的预设长度小于两封孔器之间密闭段的长度。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿坚硬顶板定向切顶卸压的方法，其特征在于，所述射流器包括设在两个所述封孔器之间的壳体、设在所述壳体两侧的喷嘴、以及设在所述壳体上且位于所述喷嘴前端的出水孔，所述壳体与所述钻杆连接，且所述壳体的内腔与所述钻杆连通；所述喷嘴和出水孔分别与所述壳体的内腔连通，且靠近所述出水孔的所述壳体内腔处设有收窄结构，在所述喷嘴和出水孔之间的连通和隔离可通过向所述壳体的内腔是否投入钢球进行切换，其中，所述钢球的直径在所述壳体的内腔直径和收窄结构的直径之间。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿坚硬顶板定向切顶卸压的方法，其特征在于，在将带有磨料砂的混合液体从射流器两侧高速喷出时，包括：

通过向钻杆中投入钢球，使钢球切断喷嘴和出水孔之间的连通，使带有磨料砂的高压水从位于壳体两侧两个喷嘴中高速喷出。

6.根据权利要求2所述的一种煤矿坚硬顶板定向切顶卸压的方法，其特征在于，在通过两个封孔器分别对裂缝面的两端封孔，使两个封孔器之间形成密闭的封孔段时，包括：

通过钻杆在钻孔内移动，使位于钻杆上的封孔器移动至裂缝面的两端；

将高压水注入到封孔器中使封孔器膨胀，使裂缝面的两端被膨胀后的封孔器封孔，并使两个封孔器之间形成密闭的封孔段。

7.根据权利要求6所述的一种煤矿坚硬顶板定向切顶卸压的方法，其特征在于，所述封孔器包括膨胀胶囊、和设在所述膨胀胶囊两端的连接口，两个所述膨胀胶囊通过连接口与所述钻杆连接，一所述膨胀胶囊的内腔与进水口和软管连通，所述软管还与另一所述膨胀胶囊的内腔连通，所述进水口与高压泵通过管路连接；

从高压泵出来的高压水经过所述进水口注入到两个所述膨胀胶囊的内腔中，使所述膨胀胶囊膨胀，进而使裂缝面的两端被膨胀后的所述膨胀胶囊封孔。

8.根据权利要求2所述的一种煤矿坚硬顶板定向切顶卸压的方法，其特征在于，在通过向封孔段注入高压水、以及对两个封孔器卸压，完成对封孔段的压裂时，包括：

将从高压泵流出高压水从钻杆上的射流器注入到封孔段内，使坚硬顶板上的裂缝面沿着裂缝面尖端持续扩展；

待高压泵的泵压突然下降后或对封孔段的压裂时间达到预设时间后，关闭高压泵，并对封孔器进行卸压，完成对封孔段的压裂。

9.根据权利要求3至8任一所述的一种煤矿坚硬顶板定向切顶卸压的方法，其特征在于，所述高压泵与磨料罐连接，所述磨料罐包括物料进口、入水口和出水口，所述磨料罐的内部可填充磨料介质，所述入水口通过管路与高压泵相连，所述出水口通过管路与钻杆相连；

在所述磨料罐关闭时，从所述磨料罐流出的水为不带磨料介质的纯净水；在所述磨料罐开启时，从所述磨料罐流出的水为含有磨料介质的混合水。