一种坚硬顶板注水卸压处理方法

文档序号:8278910阅读:341来源:国知局
一种坚硬顶板注水卸压处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤矿开采安全技术领域,涉及一种煤矿采场围岩控制技术,特别涉及 一种坚硬顶板注水卸压处理方法。
【背景技术】
[0002] 在我国,属于坚硬顶板的煤层约占三分之一左右,且分布在50%以上的矿区。坚硬 顶板工作面悬顶大,矿压显现时间集中、强度大,对回采工作面构成极大威胁,而且可能诱 发大的结构突变失稳,造成冲击地压等相关灾害,对煤层的安全开采构成巨大威胁。
[0003] 坚硬顶板条件下,只有当工作面由开切眼推进30-40m甚至更大以后才会垮落,这 种垮落具有突发性和不可预测性,对工作面破坏性极大,甚至摧垮工作面,造成巨大经济损 失。
[0004] 现有技术中对于坚硬顶板处理大致分为两类:一类通过爆破破坏坚硬顶板完整结 构达到卸压目的。然而该类方案存在一个致命缺陷,即在高瓦斯矿井无法实现。另一类通 过高压注水破坏坚硬顶板完整结构达到卸压目的,具体做法为:1、向预设深度顶板处打钻, 更换钻头,开设楔形槽,封孔高压注水;2、通过钻孔进行水力割缝,增加预裂空间,封孔高压 注水。
[0005] 不难看出,以上两类处理方法均存在以下不足:1、人为选取预裂顶板位置,这种 处理极易造成目标选取不准确,针对性不强,容易造成只是对部分顶板卸压,在工作面推进 过程中仍有冲击危险的发生。2、在欲裂位置通过更换钻头人工开设预裂空间,进而通过高 压注水达到泄压目的,这种处理工序繁琐,工作量大,实用性较差且与预期效果存在较大差 距。

【发明内容】

[0006] 针对现有技术中存在的上述技术问题,本发明提出了一种坚硬顶板注水卸压处理 方法,采用该卸压处理方法,既能够精确定位待预裂顶板位置,又能够充分借助顶板离层裂 隙空间而无需人工增设预裂空间。
[0007] 为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0008] 一种坚硬顶板注水卸压处理方法,包括如下步骤:
[0009] S1、根据岩层柱状图,结合岩石力学性质试验初步分析顶板离层裂隙产生的层位 及发育情况;
[0010] S2、在工作面由开切眼推进13m?17m时,沿工作面推进方向以一定角度向顶板打 一排孔间距5m?8m的钻孔,首先利用钻孔摄像仪观测顶板岩层裂隙发育情况;
[0011] S3、采用双端堵水器探测系统进一步掌握顶板裂隙发育情况;
[0012] S4、根据步骤Sl、S2和S3的结果最终确定顶板岩层裂隙发育范围及深度;通过高 压水泵向裂隙注入高压水,破坏坚硬顶板的整体性、降低岩体的强度,一次卸压完成;
[0013] S5、待顶板前次卸压后,工作面继续推进,重复上述过程,直至工作面开采结束。
[0014] 进一步,上述步骤S2中,在向顶板打钻孔时的角度范围在30°?70°。
[0015] 进一步,上述步骤S4中,在向裂隙注入高压水时,采用一个钻孔注入高压水。
[0016] 进一步,上述步骤S4中,在向裂隙注入高压水时,开设一组等间距平行钻孔,同步 注水卸压。
[0017] 本发明具有如下优点:
[0018] 1、通过理论计算与现场探测相结合,精确定位待预裂坚硬顶板位置,向顶板较大 离层空腔处实施有针对性的高压水力压裂技术,破坏了坚硬顶板的完整结构,促使坚硬顶 板及时分层、分块垮落,在达到卸压目的的同时,避免了靠人为选取待预裂顶板的盲目性, 同时极大减少了工作量,能保证了工作面的安全开采;
[0019] 2、若顶板进坚硬岩层较厚,施加的水压还可致使后硬顶版分层,从而减小岩层的 有效厚度,即岩梁的高度,进而达到卸压的目的。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明实施例中坚硬顶板注水卸压处理方法的流程示意图;
[0021] 图2为本发明的实施例中工作面的综合柱状图;
[0022] 图3为本发明的实施例中不同孔深段的液体流量图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图以及【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明:
[0024] 结合图1所示,一种坚硬顶板注水卸压处理方法,包括如下步骤:
[0025] 第一步:选取某矿7605工作面为研宄对象,工作面综合柱状图如图2所示,以岩石 力学实验数据为依据,计算离层产生的层位,具体参数见表1。
[0026] 表1岩性参数
[0027]
【主权项】
1. 一种坚硬顶板注水卸压处理方法,其特征在于,包括如下步骤: 51、 根据岩层柱状图,结合岩石力学性质试验初步分析顶板离层裂隙产生的层位及发 育情况; 52、 在工作面由开切眼推进13m?17m时,沿工作面推进方向以一定角度向顶板打一排 孔间距5m?8m的钻孔,首先利用钻孔摄像仪观测顶板岩层裂隙发育情况; 53、 采用双端堵水器探测系统进一步掌握顶板裂隙发育情况; 54、 根据步骤Sl、S2和S3的结果最终确定顶板岩层裂隙发育范围及深度;通过高压水 泵向裂隙注入高压水,破坏坚硬顶板的整体性、降低岩体的强度,一次卸压完成; 55、 待顶板前次卸压后,工作面继续推进,重复上述过程,直至工作面开采结束。
2. 根据权利要求1所述的一种坚硬顶板注水卸压处理方法,其特征在于,所述步骤S2 中,在向顶板打钻孔时的角度范围在30°?70°。
3. 根据权利要求1所述的一种坚硬顶板注水卸压处理方法,其特征在于,所述步骤S4 中,在向裂隙注入高压水时,采用一个钻孔注入高压水。
4. 根据权利要求1所述的一种坚硬顶板注水卸压处理方法,其特征在于,所述步骤S4 中,在向裂隙注入高压水时,开设一组等间距平行钻孔,同步注水卸压。
【专利摘要】本发明公开了一种坚硬顶板注水卸压处理方法,包括步骤:S1、根据岩层柱状图,结合岩石力学性质试验初步分析顶板离层裂隙产生的层位及发育情况;S2、在工作面由开切眼推进13m~17m时,沿工作面推进方向以一定角度向顶板打一排孔钻孔,利用钻孔摄像仪观测顶板岩层裂隙发育情况;S3、采用双端堵水器探测系统进一步掌握顶板裂隙发育情况;S4、根据上述三个步骤结果最终确定顶板岩层裂隙发育范围及深度;通过高压水泵向裂隙注入高压水,破坏坚硬顶板的整体性、降低岩体的强度;S5、待顶板前次卸压后,工作面继续推进,重复上述过程,直至工作面开采结束。本发明既能够精确定位待预裂顶板位置又能够充分借助顶板离层裂隙空间而无需人工增设预裂空间。
【IPC分类】E21C41-00
【公开号】CN104594898
【申请号】CN201410628054
【发明人】田成林, 李广波, 孙赑, 张洪彬
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年11月10日
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