一种急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法与流程

本发明涉及煤矿开采，具体地，涉及一种急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法。

背景技术：

1、急倾斜煤层赋存较为复杂、开采难度较大，现有技术中多采用水平分段放顶煤采煤法，但是由于急倾斜煤层的覆岩结构及其运移规律与近水平和缓倾斜煤层存在显著差异，且开采过程中的采放比大、分层空间小，使得急倾斜煤层的顶板破断与垮冒困难，也使得顶板的控制难度较大。

2、例如，对于一些急倾斜特厚煤层上覆存在厚层砂岩顶板的情况，一些已开采的多个分层的上方地表容易形成串珠式塌陷，且采空区上方还容易存在整体性破断垮冒不充分的问题，增大开采过程的致灾风险。对于一些煤层瓦斯赋存高的矿井，顶板的未充分垮落，还容易使采空区积聚大量瓦斯，此时存在瓦斯容易压出采空区进入工作面伤人风险，严重影响井下安全生产。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明实施例提出一种急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法，该急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法能够提升顶板垮冒的充分性，进而避免了地表下沉塌陷的不一致性，也避免了瓦斯容易在未垮落的顶板部分积聚的情况，改善了积聚的瓦斯容易被压出的情况，提升了煤矿生产的安全性。

3、本发明实施例的急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法包括以下步骤：

4、确定急倾斜煤层的顶板的垮冒范围；

5、对所述垮冒范围内的所述顶板致裂并产生多个第一裂隙和多个第二裂隙，多个所述第一裂隙和多个第二裂隙横纵交错布置，且所述第一裂隙沿着横向发育，多个所述第一裂隙在上下方向上间隔布置，所述第二裂隙沿着纵向发育，多个所述第二裂隙在煤层的开采方向上间隔布置；

6、布置监测系统以在所述煤层的开采过程中的所述顶板的垮冒情况进行监测；

7、基于所述监测系统的监测结果修正对所述顶板的致裂。

8、本发明实施例的急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法能够提升顶板垮冒的充分性，进而避免了地表下沉塌陷的不一致性，也避免了瓦斯容易在未垮落的顶板部分积聚的情况，改善了积聚的瓦斯容易被突然压出的情况，提升了煤矿生产的安全性。

9、在一些实施例中，所述垮冒范围的确定包括以下步骤：

10、在地表沿着煤层的倾向布置多个倾向钻孔，且多个所述倾向钻孔分别钻深至对应的煤层各分层的顶板处；

11、基于多个所述倾向钻孔的探测情况，推断煤层在开采过程中的悬顶区域；

12、在地表并对应所述悬顶区域沿着煤层的走向布置多个走向钻孔；

13、根据多个所述倾向钻孔和多个所述走向钻孔的探测情况确定所述垮冒范围。

14、在一些实施例中，任意相邻两个所述倾向钻孔均间隔设定间距，且相邻的两个所述走向钻孔之间的间距不小于所述设定间距。

15、在一些实施例中，对所述顶板的致裂包括以下步骤：

16、通过在地面对顶板水力压裂以形成多个所述第二裂隙；

17、通过磨砂射流切顶或爆破切顶对所述顶板致裂以形成多个所述第一裂隙。

18、在一些实施例中，所述第一裂隙在所述悬顶区域的分布密度大于非悬顶区域。

19、在一些实施例中，对所述顶板的致裂包括以下步骤：

20、从井下在顶板内施工长钻孔，然后在长钻孔内对所述顶板水力压裂以形成多个所述第二裂隙；

21、通过磨砂射流切顶和爆破切顶相结合的方式对所述顶板致裂以形成多个所述第一裂隙。

22、在一些实施例中，在同一回采巷道内施工用于磨砂射流切顶的射流钻孔和用于爆破切顶的爆破钻孔，所述射流钻孔的倾斜角度小于所述爆破钻孔的倾斜角度。

23、在一些实施例中，在沿着所述煤层的推进方向上，所述爆破钻孔位于所述射流钻孔的后方。

24、在一些实施例中，相邻两个所述第二裂隙的间距与所述煤层的垮落步距一致。

25、在一些实施例中，所述监测系统包括多个地面微震台站和多个井下微震台站，多个所述地面微震台站位于工作面的上方的地表并沿着所述工作面的推进方向间隔布置，多个所述井下微震台站布置于工作面的回采巷道内。

技术特征：

1.一种急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法，其特征在于，所述垮冒范围的确定包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法，其特征在于，任意相邻两个所述倾向钻孔均间隔设定间距，且相邻的两个所述走向钻孔之间的间距不小于所述设定间距。

4.根据权利要求2所述的急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法，其特征在于，对所述顶板的致裂包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法，其特征在于，所述第一裂隙在所述悬顶区域的分布密度大于非悬顶区域。

6.根据权利要求2所述的急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法，其特征在于，对所述顶板的致裂包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法，其特征在于，在同一回采巷道内施工用于磨砂射流切顶的射流钻孔和用于爆破切顶的爆破钻孔，所述射流钻孔的倾斜角度小于所述爆破钻孔的倾斜角度。

8.根据权利要求7所述的急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法，其特征在于，在沿着所述煤层的推进方向上，所述爆破钻孔位于所述射流钻孔的后方。

9.根据权利要求1所述的急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法，其特征在于，相邻两个所述第二裂隙的间距与所述顶板的垮落步距一致。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法，其特征在于，所述监测系统包括多个地面微震台站和多个井下微震台站，多个所述地面微震台站位于工作面的上方的地表并沿着所述工作面的推进方向间隔布置，多个所述井下微震台站布置于工作面的回采巷道内。

技术总结
本发明公开了一种急倾斜特厚煤层顶板斜切纵断控制方法，包括以下步骤：确定急倾斜煤层的顶板的垮冒范围；对垮冒范围内的顶板致裂并产生多个第一裂隙和多个第二裂隙，多个第一裂隙和多个第二裂隙横纵交错布置，且第一裂隙沿着横向发育，多个第一裂隙在上下方向上间隔布置，第二裂隙沿着纵向发育，多个第二裂隙在煤层的开采方向上间隔布置；布置监测系统以在煤层的开采过程中的顶板的垮冒情况进行监测；基于监测系统的监测结果修正对顶板的致裂。本发明的顶板斜切纵断控制方法能够保证顶板垮冒的充分性，进而避免了地表下沉塌陷的不一致性，也避免了瓦斯容易在未垮落的顶板部分积聚的情况，改善了积聚的瓦斯容易被突然压出的情况。

技术研发人员：杜涛涛,李浩荡,夏永学,孙秉成,潘俊锋,孙如达
受保护的技术使用者：中煤科工开采研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1