[发明专利]一种临空巷道回采工作面坚硬顶板地面脉冲切顶方法

说明书

一种临空巷道回采工作面坚硬顶板地面脉冲切顶方法，在巷道顶部开设一个竖向的钻孔，钻孔的孔底延伸到坚硬岩层中；利用钻孔触探仪对钻孔进行探测，结合压力情况判断出坚硬岩层对巷道围岩的压力；在回采工作面两侧的煤柱正上方均开设L形钻孔，其竖直段从地面向下延伸至煤柱正上方坚硬岩层的1/2位置处，其水平段沿着工作面推进方向一直延伸至需切顶的坚硬岩层边界；利用封孔器封住L形钻孔的孔口，通过连接在注水口上的水路进行注水作业，接通电源，利用冲击波进行致裂；通过控制器上连接的显示器观察冲击波致裂范围，直至整个工作面推进方向上坚硬岩层两侧同时致裂切断。该方法探测过程不易出现偏差，探测精度高，同时，切顶速度快、安全性好。

技术领域

本发明属于煤矿切顶卸压技术领域，具体涉及一种临空巷道回采工作面坚硬顶板地面脉冲切顶方法。

背景技术

现阶段，我国煤矿开采主要为井工开采模式，这种模式中，坚硬顶板是采场强矿压的主要因素之一。在井下开采过程中，巷道会出现强烈的矿压显现。临空巷道强矿压显现主要原因之一是因为顶板坚硬，在巷道上方有很大的悬顶，导致巷道变形严重；另一个原因是在工作面推过后，临空巷道采空区上覆坚硬顶板悬顶面积大，后期突然垮落产生的飓风和冲击地压会造成人员、设备的损伤，影响矿井安全生产；因此，回采工作面坚硬顶板的切顶卸压是非常必要的，为了消除安全隐患，需要提供一临空巷道回采工作面坚硬顶板地面脉冲切顶的方法来防止坚硬顶板带来的危害，以提高作业的安全系数。

另外，现有技术在探测方面，钻孔探测原位测试方法有超声波探测法、钻孔触探法、钻孔剪切法等。而由于原有的钻孔触探法只在探头上安装单一的探针，对钻孔围岩进行探测时不仅测试方位容易出现偏差，而且测试数据也不够精准，进一步增加了煤矿安全生产工作的隐患。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种临空巷道回采工作面坚硬顶板地面脉冲切顶方法，该方法探测过程不易出现偏差，探测精度高，同时，切顶速度快、安全性好，不会造成二次污染，且切顶过程中的动力扰动小，不会损坏原有的支护，能有效保证煤矿的安全生产工作。

为了实现上述目的，本发明一种临空巷道回采工作面坚硬顶板地面脉冲切顶方法，包括钻孔触探仪和电脉冲装置，所述钻孔触探仪包括输送杆、升降器、探头、探针、手压泵和数据采集仪，所述输送杆为伸缩式杆件，输送杆的下端与升降器连接，其外径小于待探测的钻孔的内径；所述升降器固定安装在沿空巷道内，升降器为可升降式结构，且俯仰角度可调节，从而不仅可以调整输送杆进入钻孔的深度，也可以调节输送杆的角度以适应不同角度的钻孔；所述探头安装在输送杆的上端，其顶端周身均匀的设置有四个径向安装孔，其内部还设置有连通到四个径向安装孔的油道，油道的进油口设置在探头的表面；探针的数量四个，四个探针分别安装在四个径向安装孔中，且两两成对的分布在x轴和y轴方向上；探针的里端外侧安装有活塞环，并通过活塞环与径向安装孔滑动密封配合，探针的长度小于径向安装孔的深度，且其里端还通过拉簧与径向安装孔的孔底连接；探针顶端的外部设置在压力传感器；在探头上设置有检测探针伸出长度的位移传感器；所述手压泵设置在沿空巷道内，且通过油路与探头上的进油口连接；所述数据采集仪通过电缆与位移传感器和压力传感器连接；

所述电脉冲装置包括推杆、操作台、冲击波产生器、封孔器和控制器，所述推杆为柔性可折弯杆件，其一端与操作台连接；所述操作台设置在地面上，操作台用于控制推杆收缩长度的调节；所述冲击波产生器的尺寸小于待作业的L形钻孔的内径，其安装在推杆的另一端，其外部相对的两侧固定嵌设有呈V字形的聚能罩，聚能罩的里端与冲击波产生器的出口相连通；所述封孔器为筒式结构，其套设在推杆的外部，并与L形钻孔的孔口相配合，用于建立推杆与L形钻孔的孔口之间的密封连接；封孔器上设置有连通到其内腔中的注水口；控制器与操作台和冲击波产生器连接；

还包括如下步骤：

S1：在巷道的顶部开设一个竖向延伸的钻孔，钻孔的孔底延伸到坚硬岩层中；