[发明专利]特厚煤层采煤工作面水力致裂采煤方法

说明书

本发明公开了一种特厚煤层采煤工作面水力致裂采煤方法，该特厚煤层采煤工作面水力致裂采煤方法包括以下步骤：先沿着采煤工作面的长度方向，在采煤工作面中向上方煤体中钻取一排水力致裂孔，水力致裂孔包括交错布置的浅孔和深孔，然后在各水力致裂孔底部安装注水封孔器，并对各水力致裂孔进行高压注水，使采煤工作面中上方的煤体破碎、垮落。该特厚煤层采煤工作面水力致裂采煤方法中的水力致裂孔采用高低交错布置，能够在不同深度层位进行水力致裂，顶煤致裂较为充分，避免水力致裂盲区，减小顶煤冒落块度；在采煤工作面内竖向打孔施工简单、方便，且钻孔内的注水封孔器不容易卡堵，在重力作用下回收较为容易。

技术领域

本发明涉及水力致裂煤层技术领域，具体涉及一种特厚煤层采煤工作面水力致裂采煤方法。

背景技术

目前，我国特厚煤层的主导采煤方法多数为综放开采，即底部的煤体采用综合机械化开采，也就是挖煤、装煤、运煤、支护均采用机械化方式，当底部煤体局部开采后，顶部的煤体垮落后直接放下运出。

但综放开采对矿山压力有较高的要求，当底部的煤采出后，若采煤工作面上覆岩层的矿山压力显现缓和，则会出现矿山压力无法实现对顶煤的及时、充分破碎，导致采煤工作面上方的煤体不能实现自然垮落，或者少量垮落，造成采煤工作面顶煤回收率较低，煤炭资源浪费。

为提高采煤工作面顶煤回收率，国内多数煤矿采用炸药预裂爆破的方式解决顶煤不能充分垮落的问题，由于特厚煤层放顶煤开采强度大、瓦斯涌出量也相对较大，炸药爆破破碎顶煤的爆破火花容易诱导瓦斯爆炸事故，同时炸药爆破还存单孔控制范围小，劳动强度大等缺点，严重制约煤矿特厚煤层综放工作面的安全、高效开采。

公开号为CN105649625A的中国专利文献记载了一种高低压分区致裂增渗式煤层注水方法，该方法是在运输巷道或回风巷道中沿着采煤工作面的长度方向钻孔，也就是钻取横向或沿煤层倾斜的注水孔，这种方式可用于采煤工作面长度较短、煤层厚度较小的煤矿井，但对于长度较长的特厚煤层，因为从侧面钻孔的高度和长度过大，并不能适用。

公开号为CN110306967A的中国专利文献记载了一种煤层水力压裂与水压爆破耦合增透方法及装置，该方法将爆破技术与注水致裂技术相结合，为的是方便注水孔的钻探，施工工序多，并且采用横向钻孔，钻孔难度大，且爆破过程中具有瓦斯爆炸风险。

基于上述原因，有必要提供一种安全、可行，煤回收率高，适用于采煤工作面长度较长、煤层厚度较厚的采煤方法。

发明内容

本发明旨在提供一种特厚煤层采煤工作面水力致裂采煤方法，解决现有技术中采煤工作面顶部的煤体难以破碎、回收率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

设计一种特厚煤层采煤工作面水力致裂采煤方法，包括以下步骤：

（1）布置并钻取水力致裂孔：沿着采煤工作面的长度方向，在采煤工作面中向上方煤体中钻取一排水力致裂孔，所述水力致裂孔包括交错布置的浅孔和深孔；

（2）在各所述水力致裂孔底部安装注水封孔器，并对各所述水力致裂孔进行高压注水，使采煤工作面中上方的煤体破碎、垮落。

优选的，所述浅孔的顶端延伸至整个煤层中部或上部，所述深孔的顶端延伸至煤层顶板中。

优选的，所述深孔的顶端延伸至煤层顶板中0.8-1.2m。

优选的，在所述步骤（2）中，对各所述水力致裂孔进行高压注水时，监测所使用的注水泵的注水压力，当所述注水泵的注水压力降至初始压力1/3或所述水力致裂孔及其附近出现大量淋水时即停止对相应的所述水力致裂孔进行注水工作。

优选的，在所述步骤（1）中，所述水力致裂孔在采煤工作面的顶板上距离煤壁0.3-0.8m处钻取。