[发明专利]一种煤层顶煤预裂方法

权利要求书

1.一种煤层顶煤预裂方法，其特征在于：包括以下步骤；

S1，设定顶煤(8)上的钻孔(11)位置及数量，在顶煤(8)上打出钻孔(11)，所述钻孔(11)的深度延伸至煤层顶板(9)内部，钻孔(11)的轴线与巷道方向的夹角为30°-60°；

S2，在每一个钻孔(11)安装孔口装置(12)，然后在钻孔(11)内注满水；所述孔口装置(12)包括卡接在钻孔(11)孔口的胀套(20)，胀套(20)上端的环形固定板(21)下表面与钻孔(11)边缘接触，胀套(20)内套设有管状的锥套(22)，锥套(22)下端的锥状口卡接在胀套(20)下端周向设置的膨胀片(23)内，膨胀片(23)向外凸出并与钻孔(11)孔壁紧密接触，所述膨胀片(23)与胀套(20)下端为弹性连接；锥套(22)上端左右两侧设有连接板(24)，连接板(24)上设有螺杆(25)，螺杆(25)穿过连接板(24)上的螺纹孔后与抵接板(26)活动连接，抵接板(26)下端与所述环形固定板(21)上表面接触，锥套(22)内设有单向阀(27)，锥套(22)上端设有与能量转换器(13)适配的连接部，连接部上设有密封圈(28)；

S3，将能量转换器(13)与脉冲功率驱动源连接，将能量转换器(13)放置在所述钻孔(11)中；所述能量转换器(13)包括地电极(1)、高压电极(3)、绝缘支撑(4)、外壳(5)和电缆接口(6)，所述外壳(5)为圆筒状结构，其内部中空，高压电极(3)通过绝缘支撑(4)固定在外壳(5)端部，电缆接口(6)端部的电缆线穿过所述外壳(5)本体、绝缘支撑(4)与高压电极(3)后端连接，地电极(1)沿外壳(5)的长度方向设置并与外壳(5)连接，且地电极(1)与高压电极(3)前端相对设置；

S4，启动脉冲功率驱动源向能量转换器(13)放电，能量转换器(13)产生的冲击波将顶煤(8)致裂，所述冲击波的强度为200-209MPa；多个钻孔(11)实施冲击波作业后产生的裂缝形成缝网，即将顶煤(8)整体预裂。

2.根据权利要求1所述的一种煤层顶煤预裂方法，其特征在于：所述钻孔(11)内设有一个或一个以上的作业段，相邻两个作业段的距离为5-10m，所述能量转换器(13)从钻孔(11)最深处向外依次对所述作业段实施冲击波作业，能量转换器(13)的冲击波输出窗口对准所述作业段的中点。

3.根据权利要求1所述的一种煤层顶煤预裂方法，其特征在于：所述地电极(1)与高压电极(3)通过金属丝(2)连接，所述能量转换器(13)放电后，在地电极(1)一侧重新补充一根金属丝(2)。

4.根据权利要求1所述的一种煤层顶煤预裂方法，其特征在于：所述脉冲功率驱动源电储能大于100kJ。

5.根据权利要求1所述的一种煤层顶煤预裂方法，其特征在于：步骤S4还包括以下操作，观察致裂后顶煤(8)产生的裂缝大小，其宽度若没有达到设定的裂缝宽度时，向所述钻孔(11)注满水，并启动脉冲功率驱动源再次放电，直至顶煤(8)裂缝达到设定的宽度，所述设定的裂缝宽度大于10nm。