一种对煤层坚硬顶板控制放顶的方法
【专利摘要】一种对煤层坚硬顶板控制放顶的方法，涉及煤矿采场及巷道围岩控制技术，解决现有方法受地应力影响、可控性差、有污染、不适用于高瓦斯煤层的问题。本发明的具体步骤：①初采阶段沿综采工作面开切眼、初采及正常回采阶段沿工作面回风顺槽和运输顺槽靠近煤柱一侧，向煤层顶板岩层施工钻孔；②沿钻孔进行水力割缝，割缝方向分别与开切眼、回风顺槽、运输顺槽的走向一致；③在钻孔的两端进行封孔，并在钻孔中实施水力压裂，使相邻钻孔中产生的压裂裂缝连通。本发明用于高瓦斯煤层、坚硬顶板的控制放顶，具有可控性好、不受地应力影响、无污染、易于操作的优点。
【专利说明】一种对煤层坚硬顶板控制放顶的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿采场及巷道围岩控制技术，特别涉及一种煤层坚硬顶板控制放顶的方法。
【背景技术】
[0002]当所开采的煤层顶板为坚硬岩层、或者一定高度内赋存有大厚度完整坚硬岩层、或者煤层顶煤厚度大且坚硬时，在工作面初采及工作面正常回采时，会出现煤层上方坚硬顶板在采空区上方悬顶不冒、顶煤难放的现象，这时采空区周围煤体内积聚了大量弹性能量，不仅影响采空区附近煤体中巷道的稳定性，而且一旦冒落，极易压坏支架，造成井下风流紊乱，形成飓风，地面突然大面积塌陷，甚至引起人员伤亡。例如某矿浅埋煤层，顶板属亚坚硬顶板，但分层厚度大，工作面推进70m时发生初次来压，出现由工作面到地表的覆岩全厚切落，工作面支柱被压弯，出现飓风，风流逆行，从副平硐冒出黑烟，在地表形成地堑。
[0003]公知的煤层坚硬顶板控制放顶方法有在煤层坚硬顶板上施工钻孔，然后在钻孔中实施水力压裂或装入炸药进行爆破或装入化学膨胀剂进行静态爆破等。这些方法能在一定条件下取得一些效果，但也存在不足，如水力压裂所形成的裂缝受地应力控制，因此，水力压裂时需考虑切顶位置与地应力间的空间关系；装药爆破方法存在动力大，可控性差，有污染等问题，不适用于瓦斯含量高的煤层和岩层，如采空区或高瓦斯煤层等；静态爆破主要存在可控性差、成本高等缺点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的旨在克服现有技术的缺点，提供一种对煤层坚硬顶板控制放顶的方法，解决现有坚硬顶板控制放顶方法受地应力影响、可控性差、有污染、不适用于高瓦斯煤层的技术问题。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0006]一种对煤层坚硬顶板控制放顶的方法，包括:向煤层顶板内施工钻孔，在钻孔中实施水力压裂，其特征在于:所述的控制放顶方法的具体步骤是:
[0007]①初采阶段沿综采工作面开切眼、初采及正常回采阶段沿工作面回风顺槽和运输顺槽靠近煤柱一侧，向煤层顶板岩层施工钻孔；
[0008]②沿所述钻孔进行水力割缝，割缝方向分别与所述开切眼、所述回风顺槽、所述运输顺槽的走向一致；
[0009]③割缝完成后，在所述钻孔的两端进行封孔，并在所述钻孔中实施水力压裂，使相邻所述钻孔中产生的压裂裂缝连通。
[0010]进一步，在步骤①中，对于单一坚硬岩层顶板而言，所述的煤层顶板岩层由直接顶和老顶构成；对于复合坚硬岩层顶板而言，所述的煤层顶板岩层由直接顶和由多层坚硬、软弱岩层分层组成的老顶构成。
[0011]进一步，在步骤①中，沿综采工作面的开切眼向煤层顶板岩层施工钻孔，是在开切眼施工完毕后、工作面煤壁开采前，在液压支架后方位置的顶板岩层上，沿垂直于工作面推进方向施工一排斜向工作面煤壁的钻孔；沿工作面回风顺槽和运输顺槽向煤层顶板岩层施工钻孔，是超前工作面煤壁一段距离、在靠近煤柱的巷道外侧的顶板岩层上，施工一排斜向工作面前方实体煤的钻孔；对于单一坚硬岩层顶板而言，钻孔穿越煤层上方的直接顶，到达老顶与上覆岩层交界面处，对于复合坚硬岩层顶板而言，钻孔穿越煤层上方的直接顶、老顶坚硬岩层分层、老顶软弱岩层分层，到达老顶最上方一层坚硬岩层分层边界；相邻钻孔的间距为I~20m，钻孔的深度为10~50m，钻孔轴线方向与顶板垂线方向夹角为I~45°。
[0012]进一步，在步骤②中，对于单一坚硬岩层顶板而言，所述的水力割缝是在开切眼内所有钻孔施工完毕后，工作面开采前，沿所有钻孔轴向从距孔底Im处开始，采用后退方式通过高压水射流向钻孔两边对称实施水力割缝；所述的水力割缝是在回风顺槽和运输顺槽内的钻孔施工完毕后，自开切眼上下端头处开始，采用后退方式通过高压水射流向回风顺槽和运输顺槽内的钻孔两边对称实施水力割缝；割缝至距老顶与直接顶交界面以上沿钻孔轴向Im处停止,钻孔两边的割缝深度分别大于IOmm,割缝宽度分别大于10mm。
[0013]进一步，在步骤②中，对于复合坚硬岩层顶板而言，将老顶内坚硬岩层分层沿钻孔轴向从钻孔底部 至孔口分段，即第一段、第二段、……，所述的水力割缝是在开切眼内所有钻孔施工完毕后，工作面开采前，对所有钻孔实施分段水力割缝，即在各个老顶坚硬岩层分层内实施水力割缝，第一段割缝沿钻孔轴向从距最上层老顶坚硬岩层分层边界，采用后退方式通过高压水射流向钻孔两边对称实施水力割缝，至距最上层老顶坚硬岩层下部边界以上Im处止；其它段老顶坚硬岩层分层内的水力割缝均按此方法进行；钻孔两边的割缝深度分别大于IOmm,割缝宽度分别大于10mm。
[0014]进一步，在步骤③中，对于单一坚硬岩层顶板而言，所述的封孔是沿开切眼内的钻孔轴向对孔底Im范围、直接顶与老顶交界面以上Im范围进行封孔；所述的封孔是待工作面煤壁向前推进超过钻孔Im且钻孔处于端头支架支护范围内时，沿工作面运输顺槽和回风顺槽内的钻孔轴向对孔底Im范围、直接顶与老顶交界面以上Im范围进行封孔；所述封孔长度均为Im。
[0015]进一步，在步骤③中，对于单一坚硬岩层顶板而言，所述钻孔中实施水力压裂，是对开切眼所有钻孔内实施一次水力压裂，压裂裂缝向钻孔两侧扩展，直至压裂裂缝整体连通；所述钻孔中实施水力压裂，是对工作面运输顺槽和回风顺槽内钻孔实施一次水力压裂，一次水力压裂是在工作面向前推进超过相邻下一个钻孔位置lm、且钻孔位于端头支架支护范围时进行，对相邻下一个钻孔以相同方式实施一次水力压裂，直至与相邻上一个钻孔的压裂裂缝连通；在工作面向前推进过程中，对运输顺槽和回风顺槽内所有钻孔均采用一次水力压裂方式进行压裂，直至压裂裂缝整体连通。
[0016]进一步，在步骤③中，对于复合坚硬岩层顶板而言，所述的封孔是沿钻孔轴向对第一段割缝上下两端Im范围内未实施割缝钻孔进行封孔，封孔后在第一段割缝钻孔内实施水力压裂，压裂裂缝向钻孔两侧扩展，当扩展长度达到相邻钻孔孔距一半以上时停止压裂，接着沿钻孔轴向对第二段老顶坚硬岩层分层内上下两端Im范围内未实施割缝钻孔进行封孔，在第二段割缝钻孔内实施水力压裂，压裂裂缝向钻孔两侧扩展，当扩展长度达到相邻钻孔孔距一半以上时停止压裂，以相同的封孔和水力压裂方式对钻孔内其它段老顶坚硬岩层分层实施水力压裂，以相同的分段压裂方式对相邻钻孔实施压裂，直至相邻钻孔压裂裂缝扩展连通，对开切眼内所有钻孔均采用分段水力压裂方式进行压裂，直至压裂裂缝整体连通；对工作面运输顺槽和回风顺槽内的钻孔封孔，是待工作面煤壁向前推进超过钻孔lm、且钻孔处于端头支架支护范围内时，沿钻孔轴向对第一段割缝上下两端Im范围内未实施割缝的钻孔进行封孔，封孔后在第一段割缝钻孔内实施水力压裂，当压裂裂缝扩展长度达到相邻钻孔孔距一半以上时停止压裂，接着沿钻孔轴向对第二段割缝上下两端Im范围内未实施割缝的钻孔进行封孔，封孔后在第二段割缝钻孔内实施水力压裂，当压裂裂缝扩展长度达到相邻钻孔孔距一半以上时停止压裂，以相同的封孔和水力压裂方式对钻孔内其它段老顶坚硬岩层分层实施水力压裂，在工作面向前推进超过相邻下一个钻孔位置lm、且钻孔位于端头支架支护范围内时，对相邻下一个钻孔以相同方式实施分段水力压裂，直至与相邻上一个钻孔的压裂裂缝连通，封孔长度均为lm。
[0017]本发明与现有技术相比，由于提供了一种水力割缝和水力压裂相结合的控制放顶方法，使工作面煤层顶板形成一个一边煤壁固支、三边无约束的悬板，该悬板随工作面推进会自然垮落，从根本上消除了老顶初次来压和顶板大面积悬露引起的采场及巷道围岩难于控制的隐患。
[0018]本发明用于复杂地质、采矿条件下的高瓦斯煤层、坚硬顶板的控制放顶，具有可控性好、不受地应力影响、无污染、易于操作的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明针对单一坚硬岩层顶板控制放顶的工艺布置图；
[0020]图2是图1的1-1剖面图；
[0021]图3是图1的I1-1I剖面图；
[0022]图4是图1的II1-1II剖面图；
[0023]图5是图1的IV -1V剖面图；
[0024]图6是本发明针对复合坚硬岩层顶板控制放顶的工艺布置图；
[0025]图7是图6的V - V剖面图；
[0026]图8是图6的V1- VI剖面图；
[0027]图9是图6的YD - YD剖面图；
[0028]图10是图6的VD1-VDI剖面图。
【具体实施方式】
[0029]体现本发明特征与优点的典型实施例，将结合附图在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的保护范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0030]实施例1:
[0031]如图1、2、3、4、5所示，一种对煤层单一坚硬岩层顶板控制放顶的方法，在一个近水平煤层8 (厚度3m)、直接顶9 (厚度2m的泥岩)、老顶10 (厚度IOm的石灰岩)中，在开切眼5施工完毕后、工作面煤壁I尚未开采前，在液压支架2后方的顶板岩层上，沿垂直于工作面推进方向施工一排斜向工作面煤壁I的钻孔6。相邻钻孔的间距为5m，钻孔轴线方向与顶板垂线方向夹角15°，钻孔深度12.5m，钻孔6穿越煤层8上方的直接顶9到达老顶10与上覆岩层11交界面处(参看图2);在开切眼5内所有钻孔6施工完毕后，工作面开采前，对所有钻孔6实施水力割缝13(参看图3)，水力割缝13通过高压水射流方法实现，高压水射流沿钻孔6轴向从距孔底Im处开始，后退式向钻孔6两边对称水力割缝，钻孔6两边的割缝深度分别大于10mm，割缝宽度分别大于10mm，割缝至距老顶10与直接顶9交界面以上沿钻孔轴向Im处停止；对开切眼5内的钻孔6均采用上述过程进行割缝。割缝完成后，沿钻孔6轴向对孔底Im范围、直接顶9与老顶10交界面以上Im范围进行封孔12，封孔长度均为Im ;然后在钻孔6内实施一次水力压裂(参看图3)，压裂裂缝14向钻孔6两侧扩展。以相同方式对相邻钻孔6实施一次水力压裂、直至相邻钻孔6间压裂裂缝14扩展连通。对开切眼5内所有钻孔6均采用一次水力压裂方式进行压裂，直至压裂裂缝14整体连通。
[0032]如图1所示，在工作面回风顺槽3和运输顺槽4内，超前工作面煤壁I 一段距离内，在靠近煤柱7的巷道外侧的顶板岩层上，施工一排斜向工作面前方实体煤的钻孔6(参看图4和图5);相邻钻孔的间距为5m，钻孔轴线方向与顶板垂线方向夹角15°，钻孔深度12.5m,钻孔穿越煤层8上方的直接顶9到达老顶岩层10与上覆岩层11的交界面处(参看图4和图5);两顺槽内钻孔施工完毕后，自开切眼5上下端头处开始，对两顺槽内的钻孔6实施水力割缝13 (参看图3)，水力割缝13通过高压水射流方法实现。高压水射流沿钻孔6轴向从距孔底Im位置开始，后退式向钻孔6两边对称水力割缝，钻孔两边的割缝深度分别大于10mm，割缝宽度分别大于10mm，割缝至距老顶10与直接顶9交界面以上沿钻孔轴向Im处停止。对工作面运输顺槽5和回风顺槽4内的钻孔6均采用上述过程进行割缝。割缝完成后，待工作面煤壁向前推进超过钻孔lm、且钻孔处于端头支架支护范围内时，沿钻孔轴向对孔底Im范围、直接顶9与老顶10交界面以上Im范围进行封孔12 ;封孔长度均为lm。然后在钻孔6内实施一次水力压裂(参看图3)，压裂裂缝14向钻孔两侧扩展。在工作面向前推进超过相邻下一个钻孔位置lm、且钻孔位于端头支架支护范围内时，对相邻下一个钻孔以相同方式实施一次水力压裂，直至与相邻上一个钻孔的压裂裂缝14连通。在工作面向前推进过程中，对两顺槽内所有钻孔6均采用一次水力压裂方式进行压裂，直至压裂裂缝14整体连通。
[0033]按上述水力压裂后，工作面煤层顶板形成一个一边煤壁固支、三边无约束的悬板，该悬板随工作面推进自然垮落，从根本上消除了老顶初次来压和顶板大面积悬露引起的采场及巷道围岩难于控制的隐患。
[0034]实施例2:
[0035]如图6、7、8、9、10所示，一种对煤层复合坚硬岩层顶板控制放顶的方法，在一个近水平煤层8 (厚度3m)、直接顶9 (厚度2m的泥岩)、老顶细砂岩分层15 (厚度4m)、老顶泥岩分层16 (厚度lm)、老顶石灰岩分层17 (厚度5m)中，在开切眼5施工完毕后、工作面煤壁I尚未开米前，在液压支架2后方的顶板岩层上,沿垂直于工作面推进方向施工一排斜向工作面煤壁I的钻孔6。相邻钻孔的间距为5m，钻孔轴线方向与顶板垂线方向夹角15°，钻孔深度12.5m，钻孔穿越煤层8上方的直接顶9、老顶砂岩分层15、老顶泥岩分层16和老顶石灰岩分层17，到达上覆岩层11与老顶石灰岩分层17交界面处。在开切眼5内所有钻孔施工完毕后，工作面开采前，对所有钻孔6实施分段水力割缝13。第一段割缝沿钻孔6轴向从距孔底Im处开始，采用后退方式通过高压水射流向钻孔6两边对称实施水力割缝13，割缝至距老顶石灰岩分层17与老顶泥岩分层16交界面以上Im处处止；第二段割缝沿钻孔6轴向从距老顶泥岩分层16与老顶细砂岩层15交界面以下Im处开始，采用后退方式通过高压水射流向钻孔6两边对称实施水力割缝13，割缝至距直接顶9与老顶细砂岩分层15交界面以上Im处止，钻孔两边的割缝深度分别大于10mm，割缝宽度分别大于10mm。对开切眼5内钻孔均采用上述过程进行割缝。割缝完成后，沿钻孔6轴向对第一段割缝上下两端Im范围内未实施割缝钻孔进行封孔12，封孔长度均为lm。封孔后在第一段割缝钻孔内实施水力压裂，压裂裂缝14向钻孔两侧扩展，当扩展长度达2.5m以上时停止压裂。接着沿钻孔6轴向对第二段割缝上下两端Im范围内未实施割缝钻孔进行封孔12，封孔长度均为lm。封孔后在第二段割缝钻孔内实施水力压裂，压裂裂缝14向钻孔两侧扩展，当扩展长度达2.5m以上时停止压裂。以相同的分段压裂方式对相邻钻孔实施压裂、直至相邻钻孔压裂裂缝14扩展连通。对开切眼5内所有钻孔6均采用分段水力压裂方式进行压裂，直至压裂裂缝14整体连通。
[0036]如图6所示，在工作面回风顺槽3和运输顺槽4内，超前工作面煤壁I 一段距离内，在靠近煤柱7的巷道外侧，施工一排斜向工作面前方实体煤的钻孔6 (参看图9、10)。相邻钻孔间距为5m，钻孔轴线方向与顶板垂线方向夹角15°，钻孔深度12.5m，钻孔穿越煤层8上方的直接顶9、老顶细砂岩分层15、老顶泥岩分层16和老顶石灰岩分层17，到达上覆岩层11与老顶石灰岩分层17交界面处。两顺槽内钻孔施工完毕后，自开切眼5上下端头处开始，对两顺槽内钻孔6实施分段水力割缝13 (参看图8)。第一段割缝沿钻孔6轴向从距孔底Im处开始，至距老顶石灰岩分层17与老顶泥岩分层16交界面以上Im处处止；第二段割缝沿钻孔6轴向从距老顶泥岩分层16与老顶细砂岩分层15交界面以下Im处开始，至距直接顶9与老顶细砂岩分层15交界面以上Im处止。割缝沿钻孔6轴向从距孔底Im处开始，后退式对称进行，钻孔两边的割缝深度分别大于10mm，割缝宽度分别大于10mm。对工作面运输顺槽5和回风顺槽4内的钻孔6均采用上述过程进行割缝。割缝完成后，待工作面煤壁向前推进超过钻孔lm、且钻孔6处于端头支架支护范围内时，沿钻孔6轴向对第一段割缝上下两端Im范围内未实施割缝钻孔进行封孔12，封孔长度均为lm。封孔后在第一段割缝钻孔内实施水力压裂(参看图8)，压裂裂缝14向钻孔两侧扩展，当扩展长度达2.5m以上时停止压裂。接着沿钻孔6轴向对第二段割缝上下两端Im范围内未实施割缝钻孔进行封孔12，封孔长度均为lm。封孔后在第二段割缝钻孔内实施水力压裂(参看图8)，压裂裂缝14向钻孔两侧扩展，当扩展长度达2.5m以上时停止压裂。在工作面向前推进超过相邻下一个钻孔位置lm、且钻孔位于端头支架支护范围内时，对相邻下一个钻孔以相同方式实施分段水力压裂，直至与相邻上一个钻孔6的压裂裂缝14连通。在工作面向前推进过程中，对两顺槽内所有钻孔6均采用分段水力压裂方式进行压裂，直至压裂裂缝14整体连通。
[0037]按上述水力压裂后，工作面煤层顶板形成一个一边煤壁固支、三边无约束的悬板，该悬板随工作面推进自然垮落，从根本上消除了老顶初次来压和顶板大面积悬露引起的采场及巷道围岩难于控制的隐患。
[0038]实施例3:
[0039]如图1、2、3、4、5所示，一种对煤层单一坚硬岩层顶板控制放顶的方法，在一个近水平煤层8 (厚度3m)、直接顶9 (厚度2m的泥岩)、老顶10 (厚度5m的石灰岩)中，相邻钻孔的间距为20m，钻孔轴线方向与顶板垂线方向夹角45°，钻孔深度10m，控制放顶的方法同实施例1。[0040]实施例4:
[0041]如图6、7、8、9、10所示，一种对煤层复合坚硬岩层顶板控制放顶的方法，在一个近水平煤层8 (厚度3m)、直接顶9 (厚度4m的泥岩)、老顶细砂岩分层15 (厚度16m)、老顶泥岩分层16 (厚度5m)、老顶石灰岩分层17 (厚度25m)中，相邻钻孔的间距为lm，钻孔轴线方向与顶板垂线方向夹角1°，钻孔深度50m，控制放顶的方法同实施例2。
[0042]本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种对煤层坚硬顶板控制放顶的方法，包括:向煤层顶板内施工钻孔，在钻孔中实施水力压裂，其特征在于:所述的控制放顶方法的具体步骤是: ①初采阶段沿综采工作面开切眼、初采及正常回采阶段沿工作面回风顺槽和运输顺槽靠近煤柱一侧，向煤层顶板岩层施工钻孔； ②沿所述钻孔进行水力割缝，割缝方向分别与所述开切眼、所述回风顺槽、所述运输顺槽的走向一致； ③割缝完成后，在所述钻孔的两端进行封孔，并在所述钻孔中实施水力压裂，使相邻所述钻孔中产生的压裂裂缝连通。
2.按照权利要求1所述的对煤层坚硬顶板控制放顶的方法，其特征在于:在步骤①中，对于单一坚硬岩层顶板而言，所述的煤层顶板岩层由直接顶和单一厚层坚硬老顶构成；对于复合坚硬岩层顶板而言，所述的煤层顶板岩层由直接顶和由多层坚硬、软弱岩层分层组成的老顶构成。
3.按照权利要求1所述的对煤层坚硬顶板控制放顶的方法，其特征在于:在步骤①中，沿综采工作面的开切眼向煤层顶板岩层施工钻孔，是在开切眼施工完毕后、工作面煤壁尚未开采前，在液压支架后方位置的顶板岩层上，沿垂直于工作面推进方向施工一排斜向工作面煤壁的钻孔；沿工作面回风顺槽和运输顺槽向煤层顶板岩层施工钻孔，是超前工作面煤壁一段距离、在靠近煤柱的巷道外侧的顶板岩层上，施工一排斜向工作面前方实体煤的钻孔；对于单一坚硬岩层顶 板而言，钻孔穿越煤层上方的直接顶，到达老顶与上覆岩层交界面处，对于复合坚硬岩层顶板而言，钻孔穿越煤层上方的直接顶、老顶坚硬岩层分层、老顶软弱岩层分层，到达老顶最上方一层坚硬岩层分层边界；相邻钻孔的间距为为I~20m，钻孔的深度为10~50m，钻孔轴线方向与顶板垂线方向夹角为I~45°。
4.按照权利要求1所述的对煤层坚硬顶板控制放顶的方法，其特征在于:在步骤②中，对于单一坚硬岩层顶板而言，所述的水力割缝是在开切眼内所有钻孔施工完毕后，工作面开采前，沿所有钻孔轴向从距孔底Im处开始，采用后退方式通过高压水射流向钻孔两边对称实施水力割缝；所述的水力割缝是在回风顺槽和运输顺槽内的钻孔施工完毕后，自开切眼上下端头处开始，采用后退方式通过高压水射流向回风顺槽和运输顺槽内的钻孔两边对称实施水力割缝；割缝至距老顶与直接顶交界面以上沿钻孔轴向Im处停止，钻孔两边的割缝深度分别大于10mm，割缝宽度分别大于10mm。
5.按照权利要求1所述的对煤层坚硬顶板控制放顶的方法，其特征在于:在步骤②中，对于复合坚硬岩层顶板而言，将老顶内坚硬岩层分层沿钻孔轴向从钻孔底部至孔口分段，所述的水力割缝是在开切眼内所有钻孔施工完毕后，工作面开采前，对所有钻孔实施分段水力割缝，即在各个老顶坚硬岩层分层内实施水力割缝，第一段割缝沿钻孔轴向从距最上层老顶坚硬岩层分层边界Im处开始，采用后退方式通过高压水射流向钻孔两边对称实施水力割缝，至距最上层老顶坚硬岩层下部边界以上Im处止；其它段老顶坚硬岩层分层内的水力割缝均按此方法进行；钻孔两边的割缝深度分别大于10mm，割缝宽度分别大于10mm。
6.按照权利要求1所述的对煤层坚硬顶板控制放顶的方法，其特征在于:在步骤③中，对于单一坚硬岩层顶板而言，所述的封孔是沿开切眼内的钻孔轴向对孔底Im范围、直接顶与老顶交界面以上Im范围进行封孔；所述的封孔是待工作面煤壁向前推进超过钻孔Im且钻孔处于端头支架支护范围内时，沿工作面运输顺槽和回风顺槽内的钻孔轴向对孔底Im范围、直接顶与老顶交界面以上Im范围进行封孔；所述封孔长度均为lm。
7.按照权利要求1所述的对煤层坚硬顶板控制放顶的方法，其特征在于:在步骤③中，对于单一坚硬岩层顶板而言，所述钻孔中实施水力压裂，是对开切眼所有钻孔内实施一次水力压裂，压裂裂缝向钻孔两侧扩展，直至压裂裂缝整体连通；所述钻孔中实施水力压裂，是对工作面运输顺槽和回风顺槽内钻孔实施一次水力压裂，一次水力压裂是在工作面向前推进超过相邻下一个钻孔位置lm、且钻孔位于端头支架支护范围时进行，对相邻下一个钻孔以相同方式实施一次水力压裂，直至与相邻上一个钻孔的压裂裂缝连通；在工作面向前推进过程中，对运输顺槽和回风顺槽内所有钻孔均采用一次水力压裂方式进行压裂，直至压裂裂缝整体连通。
8.按照权利要求1所述的对煤层坚硬顶板控制放顶的方法，其特征在于:在步骤③中，对于复合坚硬岩层顶板而言，所述的封孔是沿钻孔轴向对第一段割缝上下两端Im范围内未实施割缝钻孔进行封孔，封孔后在第一段割缝钻孔内实施水力压裂，压裂裂缝向钻孔两侧扩展，当扩展长度达到相邻钻孔孔距一半以上时停止压裂，接着沿钻孔轴向对第二段老顶坚硬岩层分层内上下两端Im范围未实施割缝钻孔进行封孔，在第二段割缝钻孔内实施水力压裂，压裂裂缝向钻孔两侧扩展，当扩展长度达到相邻钻孔孔距一半以上时停止压裂，以相同的封孔和水力压裂方式对钻孔内其它段老顶坚硬岩层分层实施水力压裂，以相同的分段压裂方式对相邻钻孔实施压裂，直至相邻钻孔压裂裂缝扩展连通，对开切眼内所有钻孔均采用分段水力压裂方式进行压裂，直至压裂裂缝整体连通；对工作面运输顺槽和回风顺槽内的钻孔封孔，是待工作面煤壁向前推进超过钻孔lm、且钻孔处于端头支架支护范围内时，沿钻孔轴向对第一段割缝上下两端Im范围内未实施割缝的钻孔进行封孔，封孔后在第一段割缝钻孔内实施水力压裂，当压裂裂缝扩展长度达到相邻钻孔孔距一半以上时停止压裂，接着沿钻孔轴向对第二段割缝上下两端Im范围内未实施割缝的钻孔进行封孔，封孔后在第二段割缝钻孔内实施水力压裂，当压裂裂缝扩展长度达到相邻钻孔孔距一半以上时停止压裂，以相同的封孔和水力压裂方式对钻孔内其它段老顶坚硬岩层分层实施水力压裂，在工作面向前推进超过相邻下一个钻孔位置lm、且钻孔位于端头支架支护范围内时，对相邻下一个钻孔以相同方式实施分段水力压裂，直至与相邻上一个钻孔的压裂裂缝连通，封孔 长度均为Im。
【文档编号】E21C41/16GK103953343SQ201410131025
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2014年4月3日
【发明者】冯子军, 赵阳升, 刘正和, 吕兆兴, 徐素国, 康志勤, 段东 申请人:太原理工大学