一種堅(jiān)硬頂板注水卸壓處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤礦開采安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種煤礦采場圍巖控制技術(shù)，特別涉及 一種堅(jiān)硬頂板注水卸壓處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在我國，屬于堅(jiān)硬頂板的煤層約占三分之一左右，且分布在50%以上的礦區(qū)。堅(jiān)硬 頂板工作面懸頂大，礦壓顯現(xiàn)時(shí)間集中、強(qiáng)度大，對回采工作面構(gòu)成極大威脅，而且可能誘 發(fā)大的結(jié)構(gòu)突變失穩(wěn)，造成沖擊地壓等相關(guān)災(zāi)害，對煤層的安全開采構(gòu)成巨大威脅。
[0003] 堅(jiān)硬頂板條件下，只有當(dāng)工作面由開切眼推進(jìn)30-40m甚至更大以后才會(huì)垮落，這 種垮落具有突發(fā)性和不可預(yù)測性，對工作面破壞性極大，甚至摧垮工作面，造成巨大經(jīng)濟(jì)損 失。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中對于堅(jiān)硬頂板處理大致分為兩類：一類通過爆破破壞堅(jiān)硬頂板完整結(jié) 構(gòu)達(dá)到卸壓目的。然而該類方案存在一個(gè)致命缺陷，即在高瓦斯礦井無法實(shí)現(xiàn)。另一類通 過高壓注水破壞堅(jiān)硬頂板完整結(jié)構(gòu)達(dá)到卸壓目的，具體做法為：1、向預(yù)設(shè)深度頂板處打鉆， 更換鉆頭，開設(shè)楔形槽，封孔高壓注水；2、通過鉆孔進(jìn)行水力割縫，增加預(yù)裂空間，封孔高壓 注水。
[0005] 不難看出，以上兩類處理方法均存在以下不足：1、人為選取預(yù)裂頂板位置，這種 處理極易造成目標(biāo)選取不準(zhǔn)確，針對性不強(qiáng)，容易造成只是對部分頂板卸壓，在工作面推進(jìn) 過程中仍有沖擊危險(xiǎn)的發(fā)生。2、在欲裂位置通過更換鉆頭人工開設(shè)預(yù)裂空間，進(jìn)而通過高 壓注水達(dá)到泄壓目的，這種處理工序繁瑣，工作量大，實(shí)用性較差且與預(yù)期效果存在較大差 距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種堅(jiān)硬頂板注水卸壓處理 方法，采用該卸壓處理方法，既能夠精確定位待預(yù)裂頂板位置，又能夠充分借助頂板離層裂 隙空間而無需人工增設(shè)預(yù)裂空間。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] 一種堅(jiān)硬頂板注水卸壓處理方法，包括如下步驟：
[0009] S1、根據(jù)巖層柱狀圖，結(jié)合巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)初步分析頂板離層裂隙產(chǎn)生的層位 及發(fā)育情況；
[0010] S2、在工作面由開切眼推進(jìn)13m?17m時(shí)，沿工作面推進(jìn)方向以一定角度向頂板打 一排孔間距5m?8m的鉆孔，首先利用鉆孔攝像儀觀測頂板巖層裂隙發(fā)育情況；
[0011] S3、采用雙端堵水器探測系統(tǒng)進(jìn)一步掌握頂板裂隙發(fā)育情況；
[0012] S4、根據(jù)步驟Sl、S2和S3的結(jié)果最終確定頂板巖層裂隙發(fā)育范圍及深度；通過高 壓水泵向裂隙注入高壓水，破壞堅(jiān)硬頂板的整體性、降低巖體的強(qiáng)度，一次卸壓完成；
[0013] S5、待頂板前次卸壓后，工作面繼續(xù)推進(jìn)，重復(fù)上述過程，直至工作面開采結(jié)束。
[0014] 進(jìn)一步，上述步驟S2中，在向頂板打鉆孔時(shí)的角度范圍在30°?70°。
[0015] 進(jìn)一步，上述步驟S4中，在向裂隙注入高壓水時(shí)，采用一個(gè)鉆孔注入高壓水。
[0016] 進(jìn)一步，上述步驟S4中，在向裂隙注入高壓水時(shí)，開設(shè)一組等間距平行鉆孔，同步 注水卸壓。
[0017] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0018] 1、通過理論計(jì)算與現(xiàn)場探測相結(jié)合，精確定位待預(yù)裂堅(jiān)硬頂板位置，向頂板較大 離層空腔處實(shí)施有針對性的高壓水力壓裂技術(shù)，破壞了堅(jiān)硬頂板的完整結(jié)構(gòu)，促使堅(jiān)硬頂 板及時(shí)分層、分塊垮落，在達(dá)到卸壓目的的同時(shí)，避免了靠人為選取待預(yù)裂頂板的盲目性， 同時(shí)極大減少了工作量，能保證了工作面的安全開采；
[0019] 2、若頂板進(jìn)堅(jiān)硬巖層較厚，施加的水壓還可致使后硬頂版分層，從而減小巖層的 有效厚度，即巖梁的高度，進(jìn)而達(dá)到卸壓的目的。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中堅(jiān)硬頂板注水卸壓處理方法的流程示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明的實(shí)施例中工作面的綜合柱狀圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明的實(shí)施例中不同孔深段的液體流量圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：
[0024] 結(jié)合圖1所示，一種堅(jiān)硬頂板注水卸壓處理方法，包括如下步驟：
[0025] 第一步：選取某礦7605工作面為研宄對象，工作面綜合柱狀圖如圖2所示，以巖石 力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，計(jì)算離層產(chǎn)生的層位，具體參數(shù)見表1。
[0026] 表1巖性參數(shù)
[0027]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種堅(jiān)硬頂板注水卸壓處理方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 根據(jù)巖層柱狀圖，結(jié)合巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)初步分析頂板離層裂隙產(chǎn)生的層位及發(fā) 育情況； 52、 在工作面由開切眼推進(jìn)13m?17m時(shí)，沿工作面推進(jìn)方向以一定角度向頂板打一排 孔間距5m?8m的鉆孔，首先利用鉆孔攝像儀觀測頂板巖層裂隙發(fā)育情況； 53、 采用雙端堵水器探測系統(tǒng)進(jìn)一步掌握頂板裂隙發(fā)育情況； 54、 根據(jù)步驟Sl、S2和S3的結(jié)果最終確定頂板巖層裂隙發(fā)育范圍及深度；通過高壓水 泵向裂隙注入高壓水，破壞堅(jiān)硬頂板的整體性、降低巖體的強(qiáng)度，一次卸壓完成； 55、 待頂板前次卸壓后，工作面繼續(xù)推進(jìn)，重復(fù)上述過程，直至工作面開采結(jié)束。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堅(jiān)硬頂板注水卸壓處理方法，其特征在于，所述步驟S2 中，在向頂板打鉆孔時(shí)的角度范圍在30°?70°。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堅(jiān)硬頂板注水卸壓處理方法，其特征在于，所述步驟S4 中，在向裂隙注入高壓水時(shí)，采用一個(gè)鉆孔注入高壓水。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堅(jiān)硬頂板注水卸壓處理方法，其特征在于，所述步驟S4 中，在向裂隙注入高壓水時(shí)，開設(shè)一組等間距平行鉆孔，同步注水卸壓。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種堅(jiān)硬頂板注水卸壓處理方法，包括步驟：S1、根據(jù)巖層柱狀圖，結(jié)合巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)初步分析頂板離層裂隙產(chǎn)生的層位及發(fā)育情況；S2、在工作面由開切眼推進(jìn)13m～17m時(shí)，沿工作面推進(jìn)方向以一定角度向頂板打一排孔鉆孔，利用鉆孔攝像儀觀測頂板巖層裂隙發(fā)育情況；S3、采用雙端堵水器探測系統(tǒng)進(jìn)一步掌握頂板裂隙發(fā)育情況；S4、根據(jù)上述三個(gè)步驟結(jié)果最終確定頂板巖層裂隙發(fā)育范圍及深度；通過高壓水泵向裂隙注入高壓水，破壞堅(jiān)硬頂板的整體性、降低巖體的強(qiáng)度；S5、待頂板前次卸壓后，工作面繼續(xù)推進(jìn)，重復(fù)上述過程，直至工作面開采結(jié)束。本發(fā)明既能夠精確定位待預(yù)裂頂板位置又能夠充分借助頂板離層裂隙空間而無需人工增設(shè)預(yù)裂空間。
【IPC分類】E21C41-00
【公開號(hào)】CN104594898
【申請?zhí)枴緾N201410628054
【發(fā)明人】田成林, 李廣波, 孫赑, 張洪彬
【申請人】山東科技大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年11月10日