[发明专利]一种针对连续多层坚硬顶板煤层的高低位断顶卸压方法

说明书

本发明属于煤炭开采技术领域，具体公开了一种针对连续多层坚硬顶板煤层的高低位断顶卸压方法，包括利用关键层理论，计算出具有可压裂性的多个预地面压裂岩层，确定断顶层位；根据断顶层位和钻机施工能力设计钻孔倾角、孔深，分别从回风顺槽和运输顺槽向断顶层位钻孔；合理组织顶板爆破孔施工，保证断顶工程超前工作面不少于采动影响范围，降低施工期间的冲击威胁；合理选择装药爆破时机，同组扇形孔同时起爆；通过微震法或钻屑法对施工范围开展效果检验。本发明在一定程度上解决了多层坚硬顶板关键层的冲击地压煤层安全开采的问题，具有一定的创新性和推广应用价值，同时具有显著的社会效益。

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，特别涉及一种针对连续多层坚硬顶板煤层的高低位断顶卸压方法。

背景技术

近年来，随着我国煤矿开采深度的逐年增加，很多矿区冲击矿压问题越来越严重，造成这一问题的很大一部分因素是采空区顶板过于坚硬难以垮落。坚硬顶板在煤矿开采过程中如果不能及时的卸压处理，极其的容易形成大面积悬顶，这种悬顶一旦出现断裂，会瞬间导致巷道破坏，严重威胁着煤矿安全。

但是，由于坚硬顶板距离煤层远、厚度大，处理难度极大，投入成本高，目前采用的卸压措施，如顶板爆破和水力压裂，施工场所都是位于煤矿井下的巷道及硐室内，只能对小范围内的低位顶板岩层进行局部预裂，对于高位厚层坚硬顶板，上述方法还难以实现大范围处理，这是造成冲击地压事故频繁发生的重要原因之一。

因此，提供一种针对连续多层坚硬顶板煤层的高低位断顶卸压方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种针对连续多层坚硬顶板煤层的高低位断顶卸压方法。

本发明提供了一种针对连续多层坚硬顶板煤层的高低位断顶卸压方法，包括以下步骤：

步骤1：利用关键层理论，计算出具有可压裂性的多个预地面压裂岩层，确定断顶层位；

步骤2：根据断顶层位和钻机施工能力设计钻孔倾角、孔深，分别从回风顺槽和运输顺槽向断顶层位钻孔；

步骤3：合理组织顶板爆破孔施工，保证断顶工程超前工作面不少于采动影响范围，降低施工期间的冲击威胁；

步骤4：合理选择装药爆破时机，同组扇形孔同时起爆；

步骤5：通过微震法或钻屑法对施工范围开展效果检验。

进一步的方案为，根据所述多个预地面压裂岩层，利用岩层释放能量衰减特征计算出所述多个预地面压裂岩层传递至工作面煤层的剩余能量。

进一步的方案为，所述步骤2中，断顶层位包括粗粒砂岩层、中粒砂岩层、细粒砂岩层和泥岩层，所述粗粒砂岩层的层厚为20.08m，所述中粒砂岩层的层厚为13.03m，所述细粒砂岩层的层厚为10.79m，所述泥岩层的层厚为1.25m。

进一步的方案为，所述细粒砂岩层的倾角为40°，所述中粒砂岩层的倾角为50°，所述粗粒砂岩层的倾角为60°。

进一步的方案为，钻孔分别贯穿断顶层位。

进一步的方案为，诉述回风顺槽和运输顺槽分别按照所述倾角钻孔，钻孔数量为6个，形成扇形孔。

进一步的方案为，爆破深度的确定应符合深入应力集中区的原则，爆破范围应在应力集中区：根据压碎区和破裂区的宽度确定孔距使相邻两爆孔的破碎区贯通；每个钻孔的装药长度为钻孔深度的1/3-1/2。

进一步的方案为，爆破方式采用毫秒雷管分组爆破。

进一步的方案为，爆破时同组扇形孔同时起爆。

进一步的方案为，所述微震法用于准确计算震源的位置和能量，所述钻屑法通过煤粉量的测量确定巷道围岩的应力状态。