本發(fā)明屬于煤礦無煤柱開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種沿空留巷切頂卸壓方法。

背景技術(shù)：

綠色開采是我國煤炭開采的一個發(fā)展方向，無煤柱開采屬于綠色開采。無煤柱開采包括沿空留巷和沿空掘巷，沿空留巷由于其優(yōu)越性，用的比較多。沿空留巷可以回收煤柱、減少巷道掘進(jìn)量、實現(xiàn)y型通風(fēng)、緩解采掘緊張關(guān)系。沿空留巷技術(shù)是在工作面采過后，采用不同方法將原來的順槽保留下來，為下一個工作面服務(wù)，實現(xiàn)一巷兩用。沿空留巷的關(guān)鍵在于控制圍巖、降低巷道應(yīng)力與變形、降低留巷成本，使其能夠滿足使用要求。

沿空留巷一般采用墻體、墩柱作巷旁支護(hù)，巷旁支護(hù)的厚度與頂板壓力關(guān)系密切，而頂板壓力又與頂板懸臂梁的長度主要相關(guān)，頂板懸臂梁越長，作用于墻體的壓力也就越大，留巷成本及變形量也就越大，為此，降低沿空巷道頂板長度，將長臂梁切斷為短臂梁，更加有利于留巷效果及成本。為此，國內(nèi)，常用的方法是垂直頂板打一排鉆孔，采用爆破的方法，將頂板切斷。爆破切頂需要大量炸藥，還需要有爆破作業(yè)人員專人施工，工期長，同時，爆破切頂?shù)你@孔在巷內(nèi)垂直頂板布置，巷旁支護(hù)墻體澆筑在巷內(nèi)，導(dǎo)致留巷寬度小于原有巷道寬度，適用范圍受限，如原巷寬度5.0m，墻體厚度1.2m，因此留巷寬度最多3.8m，不能滿足有些礦井留回風(fēng)巷作運(yùn)輸巷的需要。為此，需要開發(fā)一種沿空留巷切頂卸壓方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種沿空留巷切頂卸壓方法，該方法不需炸藥、不需爆破作業(yè)人員、鉆孔效率更高、可增加留巷寬度、采用水壓預(yù)裂比爆破預(yù)裂安全性更高、成本更低，并可提高留巷效果。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種沿空留巷切頂卸壓方法，包括以下步驟：

1)在采煤工作面的順槽煤幫開挖硐室；

2)在硐室內(nèi)安裝千米定向鉆機(jī)與高壓注水泵；

3)采用千米定向鉆機(jī)，在硐室煤幫向工作面方向施工與順槽平行的若干個鉆孔，鉆孔的軌跡起始部分為曲線，主體部分為近似水平直線，所有鉆孔位置處于一個豎直平面內(nèi)；

4)鉆頭回撤過程中，通過鉆頭上的高壓射流孔射出高壓水射流，豎直方向連續(xù)切割鉆孔孔壁；

5)采用封孔器對所有鉆孔逐一封孔，并將高壓注水管一端與封孔器連接，另一端與高壓注水泵連接，高壓注水管上設(shè)置有注水閥門和壓力表；

6)開啟高壓注水泵，向位置最高的兩個相鄰鉆孔內(nèi)同時注水，觀測記錄壓力表峰值，當(dāng)壓力表讀數(shù)低于峰值10％時，關(guān)閉高壓注水泵，停止高壓注水；

7)再次開啟高壓注水泵，向剩下的其他鉆孔內(nèi)同時注水，當(dāng)壓力表讀數(shù)低于上述峰值10％時，關(guān)閉高壓注水泵，停止高壓注水。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟3)中，鉆孔的數(shù)量為2～6個。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，鉆進(jìn)過程中每個鉆孔先上仰，鉆入頂板巖層垂直厚度1～8m后轉(zhuǎn)為平行鉆進(jìn)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，鉆孔長度為300～1000m。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，相鄰兩個鉆孔的垂直間距0.6～1.5m。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，采煤工作面回采過后，頂板沿著鉆孔預(yù)裂縫垮落，在端頭液壓支架后方的巷旁支護(hù)墻體外側(cè)形成采空區(qū)。

本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明提供的一種沿空留巷切頂卸壓方法，首次將千米定向鉆機(jī)應(yīng)用于沿空留巷切頂，改垂直頂板鉆孔切頂為沿頂板水平鉆孔切頂，采用千米定向鉆機(jī)+多個水平鉆孔+水壓切割預(yù)裂實現(xiàn)切頂，給沿空留巷切頂卸壓提供了一種新方法。本發(fā)明與普通的爆破切頂卸壓相比，不需炸藥、不需爆破專業(yè)作業(yè)人員；施工期短，降低50％以上；降低了鉆孔作業(yè)人員勞動強(qiáng)度；采用水壓預(yù)裂比爆破預(yù)裂安全性更高、成本更低。

進(jìn)一步，采用采用千米定向鉆機(jī)鉆孔，成孔距離長，一次成孔300～1000m，成孔效率大幅提高。

綜上所述，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于煤礦、冶金礦山、國防工程等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明鉆孔位置三維示意圖；

圖2是本發(fā)明鉆孔位置平面示意圖；

圖3是本發(fā)明高壓注水設(shè)備、管路相互連接關(guān)系側(cè)視圖。

圖中：1-采煤工作面；2-端頭液壓支架；3-順槽；4-硐室；5-鉆機(jī)；6-高壓注水泵；7-鉆孔；8-巷旁支護(hù)墻體；9-采空區(qū)；10-封孔器；11-壓力表；12-注水閥門；13-高壓注水管。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明的一種沿空留巷切頂卸壓方法，首先在采煤工作面1的順槽3煤幫開挖硐室4；接著在硐室4內(nèi)安裝千米定向鉆機(jī)5與高壓注水泵6；然后采用千米定向鉆機(jī)5，在硐室4煤幫向工作面方向施工與順槽平行的3個鉆孔7，鉆進(jìn)過程中每個鉆孔7先上仰，3個鉆孔7鉆入頂板巖層垂直厚度分別為4.5m、3m、1.5m后轉(zhuǎn)為平行鉆進(jìn)，所有鉆孔位置處于一個豎直平面內(nèi)，鉆孔7的軌跡起始部分為曲線，主體部分為近似水平直線，鉆孔7長度為1000m，相鄰兩個鉆孔的垂直間距1.5m；鉆頭回撤過程中，通過鉆頭上的高壓射流孔射出高壓水射流，豎直方向連續(xù)切割鉆孔7孔壁；采用封孔器10對所有鉆孔7逐一封孔，并將高壓注水管13一端與封孔器10連接，高壓注水管13另一端與高壓注水泵6連接，高壓注水管13中部設(shè)置注水閥門12和壓力表11；前述準(zhǔn)備好后開啟高壓注水泵6，向位置最高的兩個相鄰鉆孔7內(nèi)同時注水，觀測記錄壓力表峰值，當(dāng)壓力表讀數(shù)低于峰值10％時，關(guān)閉高壓注水泵6，停止高壓注水；再次開啟高壓注水泵6，向剩下的其他鉆孔7內(nèi)同時注水，當(dāng)壓力表讀數(shù)低于上述峰值10％時，關(guān)閉高壓注水泵6，停止高壓注水。

采煤工作面1回采過后，頂板沿著鉆孔預(yù)裂縫垮落，在端頭液壓支架2后方的巷旁支護(hù)墻體8外側(cè)形成采空區(qū)9，降低了巷道的壓力，減少了巷道變形，提高了留巷效果，降低了留巷成本。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種沿空留巷切頂卸壓方法，包括以下步驟：在順槽煤幫開挖硐室；在硐室內(nèi)安裝千米定向鉆機(jī)與高壓注水泵；采用千米定向鉆機(jī)向切眼方向施工若干個鉆孔，鉆孔與順槽平行布置；鉆頭回撤時高壓水垂直方向切割孔壁；采用封孔器逐一對每個鉆孔封孔，封孔器連接高壓注水管一端，另一端連接高壓注水泵，注水管中部設(shè)置壓力表和注水閥門；通過高壓注水泵向鉆孔內(nèi)注水。相鄰鉆孔間形成貫通的裂隙帶，實現(xiàn)了沿空留巷頂板的定向切割，降低了沿空留巷壓力與變形，降低了巷道支護(hù)與維護(hù)成本。本發(fā)明不需要炸藥、鉆孔效率高、人工勞動強(qiáng)度低、為沿空留寬巷創(chuàng)造了條件，大幅降低了沿空留巷壓力與變形量，減少留巷成本，效果好，具有廣泛的實用性。

技術(shù)研發(fā)人員：祁和剛;鄭忠友;吳玉意;丁湘
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國中煤能源集團(tuán)有限公司;中煤能源研究院有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.07
技術(shù)公布日：2017.09.22