[发明专利]一种基于定向钻进技术的采煤工作面断层岩体破碎方法

说明书

本发明公开了一种基于定向钻进技术的采煤工作面断层岩体破碎方法，该方法包括采煤工作面过断层路线确定步骤、定向钻孔路线确定步骤、定向钻场掘进步骤、定向钻孔步骤和爆破步骤。本发明采用定向钻进技术实现了矿井采煤工作面断层下盘底板硬岩体远距离破碎，通过人为控制钻孔轨迹，有目的的使其沿断层下盘底板硬岩体走向延伸，从而实现对断层硬岩体破碎效果最大化，选择不影响采煤工作面正常回采位置进行定向钻孔钻进及远距离爆破破碎工作，可以保证采煤工作面正常生产及设备安全，利用定向钻孔对采煤工作面断层下盘底板硬岩体进行远距离精准破碎，减少了施工工作量，缩短了施工周期，降低了施工成本，更加经济适用。

技术领域

本发明涉及煤矿井下采煤技术领域，具体涉及一种基于定向钻进技术的采煤工作面断层岩体破碎方法。

背景技术

随着采煤技术的提高以及现代化采煤设备的运用，综采逐渐成为我国煤炭开采过程中的主要方式。开采深度的不断增加，使得采煤工作面的地质条件更加复杂，可开采的煤层中经常会遇到断层地质构造，严重影响采煤工作的有序推进，并且留下了安全的隐患。为了解决上述问题，目前有多种综采工作面穿过断层的方法，如调整割煤高度、“挑顶起底”、“搬家跳采”等。当断层落差较小，采煤机往往直接破煤强行通过断层，但这有可能对刀具造成很大程度的破坏。当断层构造复杂时，采煤机不能直接通过时，往往采取“搬家”的办法，频繁地改变采煤工作面，会大幅增加巷道的开拓及维护成本。

当断层断距较大且顶底板岩层为硬岩时，如不想放弃开采另开切眼，则需要对断层面岩体进行爆破。

传统断层面岩体爆破的方式为：待割煤机回采揭露断层面岩体后，在采煤工作面采煤机前施工常规钻孔进行装药，以对断层面岩体进行爆破，该方式需延采煤工作面施工多个钻孔，施工工作量大，钻孔施工需在采煤机前液压支架下进行，严重影响回采设备安全以及采煤工作进度。

另外，中国发明专利CN110186340A公开了综采工作面遇断层时顺利推进的方法，该专利采用先掘进预裂爆破工作巷，再在巷道中对硬岩进行分区域预裂爆破的方法，其虽然克服了传统断层面岩体爆破存在的影响回采设备安全以及采煤工作进度的问题，但是其施工工作量大，施工的周期长，施工成本高，经济适用性比较差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于定向钻进技术的采煤工作面断层岩体破碎方法。

本发明提供了一种基于定向钻进技术的采煤工作面断层岩体破碎方法，包括如下步骤：

采煤工作面过断层路线确定步骤，根据定断层构造位置和采煤工作面回采技术方案确定采煤工作面通过断层下盘底板硬岩体的路线；

定向钻孔路线确定步骤，根据断层的走向以及采煤工作面过断层下盘底板硬岩体的路线，确定从采煤工作面回风巷穿入煤层、再延断层走向穿过采煤工作面路线上的断层下盘底板硬岩体的钻孔路线；

定向钻场掘进步骤，选择采煤工作面回风巷的一处不影响采煤工作面正常回采的位置作为定向钻孔路线的起始位置，并在该起始位置处掘进定向钻场；

定向钻孔步骤，定向钻机以定向钻场为施工场地，沿设计的定向钻孔路线钻进，形成依次穿过煤层和断层下盘底板硬岩体的钻孔；

爆破步骤，将爆破装置装入断层下盘底板硬岩体的钻孔内，再填装炮泥封孔，然后引爆爆破装置，完成采煤工作面路线上的断层下盘底板硬岩体的爆破。

进一步地，在所述定向钻孔步骤之前还包括开孔步骤，根据定向钻孔路线设计，在定向钻场煤层中开孔，开孔的方向指向断层走向，开孔的倾角与采煤工作面倾向相同。

进一步地，在开孔步骤中，先采用φ98mmPDC钻头、保直扶正器和满眼钻头进行保直钻进，进尺不小于15m，随后更换φ98/153mmPDC钻头进行扩孔钻进至进尺不小于15m。

进一步地，开孔完成后，下入带闸阀的地质封孔管，然后在地质封孔管与孔壁之间注入封孔材料封孔。