深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法

本发明涉及煤炭开采安全控制，具体涉及深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

2、煤炭资源开采进入深部后，在高地应力、高地温、高岩溶水压及强扰动的复杂地质力学环境下，矿震、冲击地压、岩爆等强动力灾害高发。矿震灾害诱发的主要原因之一是煤层开挖后引起的上方厚硬岩层形成局部高应力集中区，在采动应力、地应力场等综合作用下，某一刻突然发生破坏而瞬间释放大量弹性应变能，引起地面的强烈震动。在沉积岩赋存丰富的井田，煤层上方多发育有巨厚、坚硬的砂岩层，矿震灾害屡屡发生，严重威胁了井下人员生命安全和社会经济效益。目前，常用的井下顶板预裂技术包括钻孔爆破、水力压裂、无声破碎剂，但上述方式存在以下缺陷：

3、1.钻孔炸药爆破审批步骤复杂且在装药、连线、起爆等环节易出现漏洞，具有施工安全隐患。

4、2.水力压裂装置较为复杂，操作过程较为繁琐且施工成本高，压裂裂纹扩展无规律，而且注入的液体是有毒的，对环境污染严重。

5、3.无声破碎剂对材料配比要求较高，需要控制无声破碎剂水化膨胀时间，致裂效果不可控，操作要求高，同时，难以将无声破碎剂注入致裂孔。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法，克服了现有井下顶板致裂技术存在的缺陷，操作简单，致裂效果好。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、本发明的实施例提供了深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法，包括以下步骤：

4、对co2相变致裂器充填液态co2并进行密封。

5、在巷道顶板以及煤矿工作面顶板处打致裂孔，致裂孔的末端延伸至目标岩层。

6、将充填液态co2的co2相变致裂器送入致裂孔中目标岩层致裂处的对应位置。

7、co2相变致裂器装填完成后，利用封堵元件对致裂孔进行封堵。

8、co2相变致裂器通电起爆，实现目标岩层的致裂。

9、可选的，所述致裂孔设置多个，多个致裂孔沿巷道及煤矿工作面的走向设置。

10、可选的，巷道顶板处的致裂孔靠近实体煤或者煤柱设置。

11、可选的，所述煤矿工作面顶板处的致裂孔靠近待开采煤层设置。

12、可选的，目标岩层的致裂完成后，回收封堵元件以及co2相变致裂器。

13、可选的，所述致裂孔的内径大于co2相变致裂器的外径。

14、可选的，相邻致裂孔的间距为co2相变致裂器致裂岩石有效损伤半径的2倍。

15、可选的，所述封堵元件采用矿用封孔器。

16、可选的，所述致裂孔的轴线垂直设置。

17、可选的，co2相变致裂器在致裂孔中填装后，将其电路从致裂孔引出后再将致裂孔利用封堵元件进行封堵。

18、本发明的有益效果如下：

19、本发明的方法，利用co2相变致裂器对煤矿顶板进行致裂，co2相变装致裂器装置简单，安全性好，无需复杂的审批步骤，只能人为起爆，相对于炸药爆破安全性好，爆炸后形成破碎区、裂隙区和震动区，压裂裂纹扩展规律，致裂效果显著，致裂时产生气体co2，对环境没有污染，而且co2相变装致裂器采用液压装药装置填装即可，施工操作简单，方便，同时，co2相变装致裂器可回收重复使用，经济成本低。

技术特征：

1.深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法，其特征在于，所述致裂孔设置多个，多个致裂孔沿巷道及煤矿工作面的走向设置。

3.如权利要求1所述的深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法，其特征在于，巷道顶板处的致裂孔靠近实体煤或者煤柱设置。

4.如权利要求1所述的深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法，其特征在于，所述煤矿工作面顶板处的致裂孔靠近待开采煤层设置。

5.如权利要求1所述的深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法，其特征在于，目标岩层的致裂完成后，回收封堵元件以及co2相变致裂器。

6.如权利要求1所述的深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法，其特征在于，所述致裂孔的内径大于co2相变致裂器的外径。

7.如权利要求1所述的深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法，其特征在于，相邻致裂孔的间距为co2相变致裂器致裂岩石有效损伤半径的2倍。

8.如权利要求1所述的深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法，其特征在于，所述封堵元件采用矿用封孔器。

9.如权利要求1所述的深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法，其特征在于，所述致裂孔的轴线垂直设置。

10.如权利要求1所述的深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法，其特征在于，co2相变致裂器在致裂孔中填装后，将其电路从致裂孔引出后再将致裂孔利用封堵元件进行封堵。

技术总结
本发明涉及深部煤矿液态相变顶板致裂矿震防控方法，属于煤炭开采安全控制技术领域，解决了现有煤矿顶板致裂技术存在的缺陷，包括以下步骤：对CO<subgt;2</subgt;相变致裂器充填液态CO<subgt;2</subgt;并进行密封；在巷道顶板以及煤矿工作面顶板处打致裂孔，致裂孔的末端延伸至目标岩层；将充填液态CO<subgt;2</subgt;的CO<subgt;2</subgt;相变致裂器送入致裂孔中目标岩层致裂处的对应位置；CO<subgt;2</subgt;相变致裂器装填完成后，利用封堵元件对致裂孔进行封堵；CO<subgt;2</subgt;相变致裂器通电起爆，实现目标岩层的致裂，本发明的方法克服了现有煤矿顶板致裂技术存在的缺陷。

技术研发人员：江贝,吴坤波,王琦,高红科
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15