[发明专利]一种采煤工作面采空区顶板治理方法

说明书

本发明公开了一种采煤工作面采空区顶板治理方法，在工作面液压支架组的前方靠近煤层顶板处固定安装多个第一钻机，多个第一钻机在工作面液压支架上沿着工作面巷道的延伸方向布置成一排，每个第一钻机的钻进方向与煤层工作面垂直；利用第一钻机在工作面上向煤层钻超前孔，接着向第一钻杆前端上附着的囊袋内鼓入高压液体或气体，使得囊袋膨胀，并与超前孔的壁面贴合；然后进行采煤机正常的割煤，当囊袋内的气压增加至设定阀值时，对工作面巷道中采空悬顶的煤层顶板实施钻孔爆破，使位于工作面液压支架后方的煤层顶板垮落，并充满采空区。该方法可以解决顶板强矿压显现问题。

技术领域

本发明属于采矿技术领域，尤其涉及一种采煤工作面采空区顶板治理方法。

背景技术

沟谷地形下煤炭开采过程中，当所开采的煤层上覆岩层坚硬，没能及时垮落时，因沟壑与高山导致的地层深处应力分布不均匀，会导致煤层顶板应力局部集中，使得煤层顶板强矿压显现，造成顶板移动与地表塌陷，采空区附近煤体中承受高支撑应力。

目前，采空区充填被认为是解决顶板强矿压显现，控制顶板移动与地表塌陷的理想措施，但是该措施不仅投入巨大，且受制于产业分布分散、矸石量少等制约，很难在矿井大规模实施。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种采煤工作面采空区顶板治理方法，旨在解决顶板强矿压显现问题。

为此，本发明实施例提供的采煤工作面采空区顶板治理方法，包括：在工作面液压支架组的前方靠近煤层顶板处固定安装多个第一钻机，多个所述第一钻机在工作面液压支架组上沿着工作面巷道的延伸方向布置成一排，每个所述第一钻机的钻进方向与煤层工作面垂直；

利用第一钻机的第一钻杆在工作面上向煤层钻超前孔，接着向第一钻杆前端上附着的囊袋内鼓入高压液体或气体，使得所述囊袋膨胀，并与超前孔的壁面贴合；

然后进行采煤机正常的割煤，当测量元件测量到囊袋内的气压增加至设定阀值时，对工作面巷道中采空悬顶的煤层顶板实施钻孔爆破，使位于工作面液压支架组后方的煤层顶板垮落，并充满采空区，实现碎石的接顶和煤层顶板的卸压。

具体的，所述第一钻杆的前端设有锥形扩孔钻头，所述第一钻杆内部设有与所述囊袋连通的进路，所述第一钻杆的尾端设有与所述进路连通的补充口，所述补充口通过连接管与恒定压力的气体源或液体源连通。

具体的，所述测量元件为设置在所述连接管上的压力传感器。

具体的，相邻两个所述第一钻机的间距控制在1.5-1.75m。

具体的，所述工作面液压支架组由多个沿着工作面巷道的延伸方向并排布置的液压支架组成，每个所述液压支架上均安装有一个所述第一钻机。

具体的，每个所述液压支架后端的掩护梁的背面均安装有一个第二钻机，每个所述第二钻机的钻进方向为朝后倾斜向上设置，所述掩护梁上设有与所述第二钻机的第二钻杆对应的通孔，所述第二钻杆从所述通孔穿出对煤层顶板实施钻孔。

具体的，所述掩护梁上还设有带动所述第二钻机移动以使所述第二钻杆对准或错开所述通孔的驱动缸，当所述第二钻杆与所述通孔错开时，爆破用炸药通过装药杆经所述通孔装填至第二钻杆钻凿形成的炮孔中。

具体的，所述驱动缸为油缸或气缸。

具体的，所述第二钻机包括钻机本体、水射流发生系统、旋转接头和第二钻杆，所述第二钻杆的前端设有水力钻头，所述水力钻头上设有水射流喷射孔，所述水射流发生系统包括依次相连的储水箱、高压水泵和高压胶管，所述高压胶管通过旋转接头与所述第二钻杆尾端的进水口连通，所述第二钻杆内部设有与连通所述进水口和所述水射流喷射孔的水流通道。

具体的，所述水流通道的内壁上设有微波全反射材料层，所述第二钻杆上还设有向所述水流通道内馈入微波的微波发射器。