[发明专利]一种大直径钻孔实现近水平厚煤层坚硬顶煤弱化的方法

说明书

针对现有近水平厚煤层坚硬顶煤综放开采工作面回收率低，顶煤弱化技术成本高、工艺复杂、受煤层条件限制、影响工作面生产等问题。本发明公开了一种大直径钻孔实现近水平厚煤层坚硬顶煤弱化的方法。该方法以错层位巷道布置方法为基础，将沿顶板布置的工作面回风巷作为工艺巷向顶煤中施工大直径钻孔，合理的钻孔和布置参数可以实现对坚硬顶煤的预裂，降低其力学性质，从而解决顶煤的冒放性难题，可以实现工作面回收率和采区采出率的提高。

技术领域

本发明涉及煤炭开采领域，尤其涉及一种大直径钻孔实现近水平厚煤层坚硬顶煤弱化的方法。

背景技术

煤炭是我国的主体能源，在一次能源消费结构中始终占总量的60％之上，而煤层的高效回收是实现我国煤炭年产目标的有力保证。进入21世纪后，由于采矿与装备技术水平的提高，综放开采技术因其生产能力大、效率高、效益好等特点，已成为厚及特厚煤层开采的首选方法。

综采放顶煤开采中，顶煤只有在到达支架放煤口位置时及时垮落和充分破碎，才能被充分放出。顶煤破坏的主要动力来自矿山压力，顶煤能否及时垮落和充分破碎主要取决于煤体的整体强度和矿山压力的大小。当煤层埋藏较浅、厚度较大、煤体比较坚硬、有较厚夹矸层时，矿山压力作用不能使顶煤及时垮落和充分破碎，这将使大量顶煤难以回收，造成资源采出率低，并埋下采空区遗煤自然发火严重的隐患，同时也必将严重威胁工作面安全生产，严重制约工作面产效的提高。

目前综放开采顶煤弱化技术主要有：工作面顺槽或工艺巷内深孔爆破、工作面超前注水软化等方法。工作面顺槽深孔爆破成本高、可控性差，放炮过程中易产生大量粉尘，恶化工作面环境，在高瓦斯矿井中极易引发瓦斯爆炸；工艺巷内深孔爆破则会增加巷道掘进成本，施工和通风过程较为困难；工作面超前注水软化技术注水时间较长、注水量较大，对渗透系数小、孔隙率低的煤体而言效果较差，会造成工作面淋水等问题。

发明内容：

发明目的：针对现有近水平厚煤层坚硬顶煤综放开采工作面回收率低，顶煤弱化技术成本高、工艺复杂、受煤层条件限制、影响工作面生产等问题。本发明的目的在于提供一种大直径钻孔实现近水平厚煤层坚硬顶煤弱化的方法。该方法以错层位巷道布置方法为基础，将沿顶板布置的工作面回风巷作为工艺巷向顶煤中施工大直径钻孔，合理的钻孔和布置参数可以实现对坚硬顶煤的预裂，降低其力学性质，从而解决顶煤的冒放性难题，可以实现工作面回收率和采区采出率的提高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种大直径钻孔实现近水平厚煤层坚硬顶煤弱化的方法，包括以下步骤：

步骤一、近水平厚煤层开采过程中，工作面采用错层位巷道布置方式；

步骤二、依据煤体赋存性质，确定顶煤范围内钻孔的孔径、深度与间距等参数；

步骤三、在沿顶板布置的上区段回风巷掘进后，向巷道两侧布置上、下两排水平卸压钻孔；

上述一种大直径钻孔实现近水平厚煤层坚硬顶煤弱化的方法，步骤一中所述错层位巷道布置方式为工作面区段回风平巷沿煤层顶板布置，区段运输平巷沿煤层底板布置，工作面由底板经起坡段抬升至顶板，相邻溜槽间最大抬升角度为3°。

上述一种大直径钻孔实现近水平厚煤层坚硬顶煤弱化的方法，步骤三中所述两排钻孔垂直于煤壁均匀布置。

上述的一种大直径钻孔实现近水平厚煤层坚硬顶煤弱化的方法，所述的步骤三中两排钻孔，若工作面采用错层位内错式巷道布置方式，则两排钻孔垂直于煤壁均匀布置。

上述的一种大直径钻孔实现近水平厚煤层坚硬顶煤弱化的方法，所述的步骤三中两排钻孔，若工作面采用错层位外错式巷道布置方式，则两排钻孔分别沿垂直煤壁方向左右偏转3-5°

上述的一种大直径钻孔实现近水平厚煤层坚硬顶煤弱化的方法，所述的步骤三中两排钻孔，本工作面施工时应位于顶煤的塑性区之外。

本发明与现有技术相比具有一下优点：