[发明专利]一种作业可控的切顶卸压沿空留巷方法

说明书

一种作业可控的切顶卸压沿空留巷方法，包括步骤：在超前工作面沿巷道延伸方向开设多个钻孔，钻孔倾斜地延伸到基本顶内部；在钻孔下方安装冲击波装置，将冲击波产生器送至钻孔底部，封孔器与孔口密封配合；从注水口向钻孔内注水，注满后启动冲击波产生器，使冲击波沿巷道延伸方向进行冲击；冲击波产生器在钻孔底部重复加载使岩层破碎达到一定范围后，将推杆收缩进行下一阶段作业，直至推杆收缩至孔口处，完成第一个钻孔作业；进行下一个钻孔作业，直至完成所有钻孔作业；岩层在钻孔贯通形成的预裂切缝处发生剪切破断；工作面推过后，布置单体支架进行临时支护；该方法具切顶可控性，易于操作、安全性能好、作业能快速完成，保证煤矿安全高效生产。

技术领域

本发明涉及一种作业可控的切顶卸压沿空留巷方法，属于煤矿井下切顶卸压技术领域。

背景技术

我国煤矿开采主要为井工开采，随着工作面的推进，回采巷道侧的基本顶范围内的坚硬顶板会形成长臂梁悬顶，伴随工作面的周期来压，该悬顶以一定的角度向采空区倾斜，造成侧向集中应力增大，致使煤柱边缘煤体破坏、单体支柱折弯、锚杆锚索破断，继而集中应力向深部转移，最终引发一系列的矿压灾难。采场强矿压的存在严重影响着煤矿的安全生产，如何进行卸压成为解决问题的关键所在。

目前存在的卸压方式主要为切顶卸压，包括爆破法和水压致裂法，这两种方式虽然能在一定程度上减小矿压，但也存在着不可忽视的缺陷，具体表现为：爆破法在爆破钻孔切顶时的操作性差，极易造成过度爆破或爆破不足；爆破工程量及炸药消耗量大、成本高，并造成井下空气污染；爆破冲击易损坏支架，需二次加强支护；不适用高瓦斯矿井。水压致裂法的切顶速度慢，水压切割深度和范围很难控制，且水必须保持高压状态，操作难度大，不利于煤矿的高效生产。

发明内容

针对现有技术存在的一些问题，本发明提供一种作业可控的切顶卸压沿空留巷方法，该方法具有切顶角度可控、冲击波幅值和冲击量可控、作业区域可控、作业点数和每个点上的重复作业次数可控的特点，无需炸药爆破、无需高压水，易于操作、无二次污染且安全性能好，高瓦斯矿井内也能使用，且作业能快速完成，能保证煤矿的安全高效生产。

为了实现上述目的，本发明提供的一种作业可控的切顶卸压沿空留巷方法，包括以下步骤：

(1)基于沿空巷道原有的支护基础，在回采工作面回采前，超前工作面沿巷道延伸方向在岩层内等间距地开设多个钻孔，钻孔从直接顶倾斜地延伸到其上端的基本顶内部；

(2)在第一个钻孔下方安装冲击波装置，冲击波装置包括封孔器、推杆和冲击波产生器，冲击波产生器设置于推杆的上端，冲击波产生器和推杆的外径均小于钻孔的孔径；封孔器套装于推杆的外部，封孔器的外径与钻孔的孔径相适配，封孔器下方设置有连通封孔器与推杆之间的腔体的注水口，注水口的一侧设置水压监测表；冲击波装置外接操作台，操作台上设有数据显示器、波形显示器和用于控制冲击波装置的操作键；；

接通冲击波装置的电源，通过操作键将推杆的角度调整至与钻孔的倾斜角度相适配，顶升推杆将冲击波产生器送至钻孔底部，并使封孔器与孔口密封配合；

(3)通过注水口向钻孔内注水，注满后启动冲击波产生器，通过操作键控制冲击波的产生方向，使冲击波沿巷道延伸方向进行冲击，在钻孔的两侧产生冲击波；通过操作台上的波形显示器判断岩层的破碎情况，开始阶段岩层逐渐产生裂缝，通过注水口持续恒定的向钻孔内低压注水，水沿着冲击波产生的裂缝进入岩层深部，并将冲击波耦合到岩层内；

(4)冲击波产生器在钻孔底部重复加载使岩层产生疲劳至破碎并达到一定的破碎范围后，根据数据显示器上显示的此时的冲击波的延伸范围，利用冲击波的波阵面结构，将推杆收缩至合适的作业段使冲击波产生器进行下一阶段的作业，直至推杆收缩至孔口处，则完成第一个钻孔的冲击作业；