一种沿空留巷切顶卸压方法与流程

本发明属于煤矿无煤柱开采技术领域，具体涉及一种沿空留巷切顶卸压方法。

背景技术：

绿色开采是我国煤炭开采的一个发展方向，无煤柱开采属于绿色开采。无煤柱开采包括沿空留巷和沿空掘巷，沿空留巷由于其优越性，用的比较多。沿空留巷可以回收煤柱、减少巷道掘进量、实现y型通风、缓解采掘紧张关系。沿空留巷技术是在工作面采过后，采用不同方法将原来的顺槽保留下来，为下一个工作面服务，实现一巷两用。沿空留巷的关键在于控制围岩、降低巷道应力与变形、降低留巷成本，使其能够满足使用要求。

沿空留巷一般采用墙体、墩柱作巷旁支护，巷旁支护的厚度与顶板压力关系密切，而顶板压力又与顶板悬臂梁的长度主要相关，顶板悬臂梁越长，作用于墙体的压力也就越大，留巷成本及变形量也就越大，为此，降低沿空巷道顶板长度，将长臂梁切断为短臂梁，更加有利于留巷效果及成本。为此，国内，常用的方法是垂直顶板打一排钻孔，采用爆破的方法，将顶板切断。爆破切顶需要大量炸药，还需要有爆破作业人员专人施工，工期长，同时，爆破切顶的钻孔在巷内垂直顶板布置，巷旁支护墙体浇筑在巷内，导致留巷宽度小于原有巷道宽度，适用范围受限，如原巷宽度5.0m，墙体厚度1.2m，因此留巷宽度最多3.8m，不能满足有些矿井留回风巷作运输巷的需要。为此，需要开发一种沿空留巷切顶卸压方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种沿空留巷切顶卸压方法，该方法不需炸药、不需爆破作业人员、钻孔效率更高、可增加留巷宽度、采用水压预裂比爆破预裂安全性更高、成本更低，并可提高留巷效果。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种沿空留巷切顶卸压方法，包括以下步骤：

1)在采煤工作面的顺槽煤帮开挖硐室；

2)在硐室内安装千米定向钻机与高压注水泵；

3)采用千米定向钻机，在硐室煤帮向工作面方向施工与顺槽平行的若干个钻孔，钻孔的轨迹起始部分为曲线，主体部分为近似水平直线，所有钻孔位置处于一个竖直平面内；

4)钻头回撤过程中，通过钻头上的高压射流孔射出高压水射流，竖直方向连续切割钻孔孔壁；

5)采用封孔器对所有钻孔逐一封孔，并将高压注水管一端与封孔器连接，另一端与高压注水泵连接，高压注水管上设置有注水阀门和压力表；

6)开启高压注水泵，向位置最高的两个相邻钻孔内同时注水，观测记录压力表峰值，当压力表读数低于峰值10％时，关闭高压注水泵，停止高压注水；

7)再次开启高压注水泵，向剩下的其他钻孔内同时注水，当压力表读数低于上述峰值10％时，关闭高压注水泵，停止高压注水。

本发明进一步的改进在于，步骤3)中，钻孔的数量为2～6个。

本发明进一步的改进在于，钻进过程中每个钻孔先上仰，钻入顶板岩层垂直厚度1～8m后转为平行钻进。

本发明进一步的改进在于，钻孔长度为300～1000m。

本发明进一步的改进在于，相邻两个钻孔的垂直间距0.6～1.5m。

本发明进一步的改进在于，采煤工作面回采过后，顶板沿着钻孔预裂缝垮落，在端头液压支架后方的巷旁支护墙体外侧形成采空区。

本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的一种沿空留巷切顶卸压方法，首次将千米定向钻机应用于沿空留巷切顶，改垂直顶板钻孔切顶为沿顶板水平钻孔切顶，采用千米定向钻机+多个水平钻孔+水压切割预裂实现切顶，给沿空留巷切顶卸压提供了一种新方法。本发明与普通的爆破切顶卸压相比，不需炸药、不需爆破专业作业人员；施工期短，降低50％以上；降低了钻孔作业人员劳动强度；采用水压预裂比爆破预裂安全性更高、成本更低。

进一步，采用采用千米定向钻机钻孔，成孔距离长，一次成孔300～1000m，成孔效率大幅提高。

综上所述，本发明可广泛应用于煤矿、冶金矿山、国防工程等领域。

附图说明

图1是本发明钻孔位置三维示意图；

图2是本发明钻孔位置平面示意图；

图3是本发明高压注水设备、管路相互连接关系侧视图。

图中：1-采煤工作面；2-端头液压支架；3-顺槽；4-硐室；5-钻机；6-高压注水泵；7-钻孔；8-巷旁支护墙体；9-采空区；10-封孔器；11-压力表；12-注水阀门；13-高压注水管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。

如图1至图3所示，本发明的一种沿空留巷切顶卸压方法，首先在采煤工作面1的顺槽3煤帮开挖硐室4；接着在硐室4内安装千米定向钻机5与高压注水泵6；然后采用千米定向钻机5，在硐室4煤帮向工作面方向施工与顺槽平行的3个钻孔7，钻进过程中每个钻孔7先上仰，3个钻孔7钻入顶板岩层垂直厚度分别为4.5m、3m、1.5m后转为平行钻进，所有钻孔位置处于一个竖直平面内，钻孔7的轨迹起始部分为曲线，主体部分为近似水平直线，钻孔7长度为1000m，相邻两个钻孔的垂直间距1.5m；钻头回撤过程中，通过钻头上的高压射流孔射出高压水射流，竖直方向连续切割钻孔7孔壁；采用封孔器10对所有钻孔7逐一封孔，并将高压注水管13一端与封孔器10连接，高压注水管13另一端与高压注水泵6连接，高压注水管13中部设置注水阀门12和压力表11；前述准备好后开启高压注水泵6，向位置最高的两个相邻钻孔7内同时注水，观测记录压力表峰值，当压力表读数低于峰值10％时，关闭高压注水泵6，停止高压注水；再次开启高压注水泵6，向剩下的其他钻孔7内同时注水，当压力表读数低于上述峰值10％时，关闭高压注水泵6，停止高压注水。

采煤工作面1回采过后，顶板沿着钻孔预裂缝垮落，在端头液压支架2后方的巷旁支护墙体8外侧形成采空区9，降低了巷道的压力，减少了巷道变形，提高了留巷效果，降低了留巷成本。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种沿空留巷切顶卸压方法，包括以下步骤：在顺槽煤帮开挖硐室；在硐室内安装千米定向钻机与高压注水泵；采用千米定向钻机向切眼方向施工若干个钻孔，钻孔与顺槽平行布置；钻头回撤时高压水垂直方向切割孔壁；采用封孔器逐一对每个钻孔封孔，封孔器连接高压注水管一端，另一端连接高压注水泵，注水管中部设置压力表和注水阀门；通过高压注水泵向钻孔内注水。相邻钻孔间形成贯通的裂隙带，实现了沿空留巷顶板的定向切割，降低了沿空留巷压力与变形，降低了巷道支护与维护成本。本发明不需要炸药、钻孔效率高、人工劳动强度低、为沿空留宽巷创造了条件，大幅降低了沿空留巷压力与变形量，减少留巷成本，效果好，具有广泛的实用性。

技术研发人员：祁和刚;郑忠友;吴玉意;丁湘
受保护的技术使用者：中国中煤能源集团有限公司;中煤能源研究院有限责任公司
技术研发日：2017.07.07
技术公布日：2017.09.22