[发明专利]一种煤矿顶板切缝方法

说明书

本发明涉及一种煤矿顶板切缝方法，以解决目前使用炸药对煤层顶板进行切缝存在危险性高、环保性差的问题。该煤矿顶板切缝方法，包括以下步骤；设定煤矿顶板的钻孔位置及数量；钻孔设置在切顶线上，切顶线在煤矿巷道内顶板上且沿挡矸网一侧设置，钻孔轴线在竖直方向上向挡矸网一侧倾斜7‑13度设置；在煤矿巷道中使用液压支撑将待切缝的顶板支撑；在顶板上打出钻孔，在每一个钻孔安装孔口装置，然后在钻孔内注满水；将能量转换器与脉冲功率驱动源连接；然后将能量转换器放置在钻孔中；启动脉冲功率驱动源向能量转换器放电，能量转换器产生的冲击波将顶板致裂；冲击波的强度为230‑239MPa；多个钻孔产生的裂缝相互贯穿形成裂缝带，也即完成煤矿顶板的切缝作业。

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种煤矿顶板切缝方法。

背景技术

我国一次消费能源主要依靠煤炭供给，且长期占比达到60％以上，是我国工业化发展的主要支柱。我国煤炭生产主要是通过留设煤柱、沿空掘巷来进行的，每个工作面需要掘进两条顺槽，留设一个煤柱，即121工法。目前每年要在地下掘进1万2千公里的巷道，其中9千公里的煤巷道，3千公里的岩石巷道。因此每个采煤工作面要留30米宽的煤柱用于支撑，9千公里的煤巷道至少意味着9千公里的煤柱，导致大约1亿吨煤被浪费，且煤巷道掘进的代价不菲，因此非常浪费资源。现有先进的110工法和N00工法来进行开采，以沿空留巷，既省略了煤巷道的掘进任务，也减少了煤柱的损失；但是该类工法需要在采煤成巷的同时对煤层顶板进行切顶作业，也即将设定区域的顶板进行切缝。目前在成巷的一端，通过钻孔并在钻孔中以炸药爆破形成巷道进而完成切顶作业。使用的炸药等火工品在顶板切缝中有较大的技术优势，但炸药爆破所产生的冲击波可控性差，且存在危险性高、环保性差的问题，因此，炸药的使用受到的管制越来越严格，导致煤炭资源开采的效率下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿顶板切缝方法，以解决目前使用炸药对煤层顶板进行切缝存在危险性高、环保性差的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种煤矿顶板切缝方法，包括以下步骤；

S1，设定煤矿顶板的钻孔位置及数量；所述钻孔设置在切顶线上，切顶线在煤矿巷道内顶板上且沿挡矸网一侧设置，所述钻孔轴线在竖直方向上向挡矸网一侧倾斜7-13度设置；

S2，在煤矿巷道中使用液压支撑将待切缝的顶板支撑；

S3，在顶板上打出钻孔，在每一个钻孔安装孔口装置，然后在钻孔内注满水；

S4，将能量转换器与脉冲功率驱动源连接；然后将能量转换器放置在所述钻孔中；

S5，启动脉冲功率驱动源向能量转换器放电，能量转换器产生的冲击波将顶板致裂；所述冲击波的强度为230-239MPa；多个钻孔产生的裂缝相互贯穿形成裂缝带，也即完成煤矿顶板的切缝作业。

优选的，所述钻孔的深度为3-5倍采高；钻孔的数量为5个或5个以上。

优选的，所述钻孔轴线在竖直方向上向挡矸网一侧倾斜10度设置。

优选的，所述钻孔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，所述能量转换器从钻孔最深处向外依次对所述作业段实施冲击波作业，能量转换器的冲击波输出窗口对准所述作业段的中点。

优选的，步骤S4还包括以下操作，采用内窥镜观察该次致裂后顶板中钻孔内壁产生的裂缝大小，其宽度若没有达到设定的裂缝宽度时，向所述钻孔注满水，并启动脉冲功率驱动源再次放电，直至顶板裂缝达到设定的宽度，所述设定的裂缝宽度大于10nm。