[发明专利]厚煤层综放面回采巷道钻孔预裂提高端部顶煤放出率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种厚煤层综放工作面回采巷道钻孔预裂提高端部顶煤放出率的方法，尤其适用于含夹矸厚硬煤层综放工作面安全高效高回收率开采。

背景技术

综放开采能实现全厚出煤、平行作业，开采工艺简单、人员设备少，在我国厚煤层及特厚煤层中广泛使用。但是综放开采的煤层采出率偏低，制约了其更大范围的推广使用。现场观测表明，综放工作面端部距巷道10～30m范围内的顶煤，由于受矿压作用影响小，以及巷道顶煤及端头不放煤的影响，导致其破坏程度低，特别是在顶煤强度大或含硬夹矸条件下，顶煤破裂不充分便很难放出，造成工作面顶煤放出率仅45～60%。而且，未放出的顶煤遗落在采空区内，造成瓦斯涌出量增大，采空区自燃等隐患，不利于综放工作面安全高效高采出率生产。因此，提高工作面采出率十分重要的一点就是加强顶煤冒放研究，特别是端部顶煤的冒放性，提高端部顶煤放出率，以降低放煤损失。本发明是提拱一种厚煤层综放工作面回采巷道钻孔预裂提高端部顶煤放出率的方法，能够有效的解决端部顶煤冒放性差、回收率低的难题，具有重要的理论意义和实用价值。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供厚煤层综放开采回采巷道钻孔预裂增加顶煤破碎度和顶煤放出率的方法，运用此开采方法能够有效的提高端部顶煤冒放性、增加端部顶煤回收率，保证工作面安全高效开采，特别适合于含夹矸厚硬煤层安全高效高回收率开采。

技术方案实施方案包括以下步骤：

a、厚煤层综放开采时，工作面上方顶煤靠近端头处会形成较难放出的弧形三角顶煤（8），该区域顶煤范围为b，取值5～30m；

b、厚煤层综放工作面前方距离a处，一般取值15m，在工作面煤壁一侧布置钻场（2），并在钻场内安设钻机（7）及辅助设备；

c、在回采巷道（9）布置的钻场（2）内，利用钻机向顶煤分别钻出上、中、下三个倾斜钻孔（1），三个钻孔与水平方向的夹角分别为α、β、γ，经验取值为20°、40°、60°，长度分别为15m、25m、20m，同时保证三个钻孔在同一竖直面内，钻孔过程中利用清水作为冲洗介质；

d、钻场（2）内的钻孔（1）钻设完成后，利用水压致裂或CO₂爆破技术对顶煤进行预裂，预裂完成后，进行顶煤放出工作；

e、随着厚煤层综放工作面在滚筒采煤机（3）割煤放煤、前后刮板输送机（4）（5）运煤、液压支架（6）支护顶板三个工序协同作用不断推进下，沿工作面推进方向距工作面15～20m布置下一个钻场，重复步骤c、d，完成顶煤预裂放出工作。

有益效果：本发明结合厚硬或含硬夹矸厚煤层开采的实际情况，超前工作面15～20m范围内在回采巷道煤壁侧布置钻场，通过在钻场内向顶煤钻设钻孔进行顶煤预裂。通过回采巷道钻孔预裂，一方面可以克服综放工作面端部顶煤冒放困难、放出率低的技术难题，形成适合厚硬或含硬夹矸厚煤层顶煤致裂技术和工作面合理放煤工艺，显著提高工作面顶煤放出率；另一方面也提升了工作面的开采效率，能缓解采空区遗落煤炭的瓦斯涌出量和自燃发火给工作面安全开采带来的压力，带来巨大的经济效益。

附图说明

图1是本发明垂直于工作面推进方向A-A剖面图；

图2是本发明的综放工作面及钻场布置俯视图；

图中：1-预裂钻孔，2-钻场，3-滚筒采煤机，4-前刮板输送机，5-后刮板输送机，6-液压支架，7-钻机，8-弧三角顶煤，9-回采巷道，a-钻场距工作面距离，b-端头弧三角顶煤范围，α、β、γ-钻孔的倾角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施作进一步的描述：

本发明的厚煤层综放工作面回采巷道钻孔致裂提高端部顶煤放出率的方法，具体步骤如下：

a、厚煤层综放开采时，工作面上方顶煤靠近端头处会形成较难放出的弧形三角顶煤（8），该区域顶煤范围为b，取值5～30m；

b、厚煤层综放工作面前方距离a处，一般取值15m，在工作面煤壁一侧布置钻场（2），并在钻场内安设钻机（7）及辅助设备；

c、在回采巷道（9）布置的钻场（2）内，利用钻机向顶煤分别钻出上、中、下三个倾斜钻孔（1），三个钻孔与水平方向的夹角分别为α、β、γ，经验取值为20°、40°、60°，长度分别为15m、25m、20m，同时保证三个钻孔在同一竖直面内，钻孔过程中利用清水作为冲洗介质；

d、钻场（2）内的钻孔（1）钻设完成后，利用水压致裂或CO₂爆破技术对顶煤进行预裂，预裂完成后，进行顶煤放出工作；

e、随着厚煤层综放工作面在滚筒采煤机（3）割煤放煤、前后刮板输送机（4）（5）运煤、液压支架（6）支护顶板三个工序协同作用不断推进下，沿工作面推进方向距工作面15～20m布置下一个钻场，重复步骤c、d，完成顶煤预裂放出工作。