[发明专利]切眼坚硬顶板/顶煤水力致裂控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种顶板水力致裂方法，尤其是一种切眼坚硬顶板/顶煤水力致裂控制方法。

背景技术

我国许多矿区（如榆林神东矿区、大同矿区等）煤层之上直接赋存或在厚度较薄的直接顶上赋存有强度高、厚度大、整体性强、节理裂隙不发育的坚硬顶板，由于采煤工作面的切眼顶板采用锚索+锚杆+钢筋钢带支护，其支护强度大，导致采煤工作面在初采期间切眼区域顶板的悬顶面积达几千平方米至上万平方米，易出现顶板大面积来压；当顶板大面积垮落时，易把采空区积聚瓦斯突然挤出，造成瓦斯超限影响工作面安全生产；采空区顶板垮落不实时，容易造成工作面向采空区侧漏风，形成安全隐患。

许多煤矿的坚硬或“两硬”（坚硬煤层、坚硬顶板）特厚煤层采用综放开采，在采用“U+I”型或“U”型通风方式等瓦斯治理技术条件下，综放面常出现初次来压期间瓦斯超限的现象，影响了工作面安全正常回采。针对初采期间瓦斯超限的问题，其原因为：（1）初采顶煤冒放性差导致采空区遗留大量煤炭；（2）顶煤未能及时冒落，导致顶板高抽巷和采空区导通不充分，顶板高抽巷的抽放效果没有显现；（3）工作面初次来压、老顶大面积垮落，瓦斯集中释放与挤出，造成工作面瓦斯超限。

传统的爆破放顶安全管理复杂，涉及到炸药、雷管的管理运输，放炮要严格执行“一炮三检制”和“三人连锁放炮制”；实践表明，大规模爆破瞬时产生的大量CO等有害气体给矿井通风安全管理造成巨大影响，形成安全隐患；而且爆破经济成本高。对于高瓦斯矿井，爆破放顶由于存在爆破火花诱导瓦斯爆炸的隐患而不宜采用。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、安全可靠的切眼坚硬顶板/顶煤水力致裂控制方法。

技术方案：本发明的切眼坚硬顶板/顶煤水力致裂控制方法，包括如下步骤：

a.用钻机在开切眼上方顶板/顶煤内间隔施工两排致裂钻孔至设定深度，其中一排致裂钻孔靠近开切眼正帮，另一排致裂钻孔靠近开切眼副帮，在开切眼的左右两端头分别向顶板/顶煤施工一排锚索钻孔；

或在开切眼上方的顶板措施巷内不同方向施工多排致裂钻孔；

b.对钻孔进行水力致裂：

首先将高压密封安装管上连接封孔器，将封孔器送至致裂钻孔或锚索钻孔内设定位置处，然后在高压密封安装管上连接与水力致裂泵相连的水力致裂管路，所述水力致裂管路在致裂钻孔或锚索钻孔的孔口处设有泄压阀和压力表；

开启水力致裂泵，通过水力致裂管路向致裂钻孔或锚索钻孔内进行水力致裂；

当水力致裂管路上的压力表监测到致裂钻孔或锚索钻孔的水力致裂压力小于5MPa时或煤岩层“出汗”超过5～7min时，关闭水力致裂泵，打开泄压阀，完成一个钻孔的致裂；

c.取出封孔器，重复步骤b，对下一钻孔进行致裂，直至完成所有钻孔的致裂。

所述在开切眼内顶板/顶煤上施工的致裂钻孔与顶板/顶煤相垂直或倾斜，在开切眼两个端头施工的锚索钻孔与顶板/顶煤相垂直或倾斜，或在开切眼上方的顶板措施巷内不同方向施工的多排致裂钻孔与顶板相倾斜；所述致裂钻孔或锚索钻孔的深度为采高的3～5倍，孔深为3～30m；所述致裂钻孔或锚索钻孔的孔间距由顶板/顶煤物理力学性质和水力致裂裂缝扩展半径所定，为0.2～35m；所述两排或多排致裂钻孔或锚索钻孔在空间位置上相互错开布置或平行布置；间隔或对每个致裂钻孔内施工至少一个径向槽。