[发明专利]煤矿巷道破碎围岩顶板水力切缝卸压装置及卸压方法在审

专利信息
申请号: 201911175540.2 申请日: 2019-11-26
公开(公告)号: CN110939404A 公开(公告)日: 2020-03-31
发明(设计)人: 汪占领;万峰;张洪清;王立艳;郭洁;郭罡业;石蒙;王玉清;董昊福;陈存强;李文洲 申请(专利权)人: 扎赉诺尔煤业有限责任公司;天地科技股份有限公司;华能庆阳煤电有限责任公司
主分类号: E21B33/13 分类号: E21B33/13;E21B43/26
代理公司: 北京路浩知识产权代理有限公司 11002 代理人: 麻雪梅
地址: 021410 内蒙古自治区呼*** 国省代码: 内蒙古;15
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摘要:
搜索关键词: 煤矿 巷道 破碎 围岩 顶板 水力 切缝卸压 装置 方法
【说明书】:

发明涉及矿山巷道工程稳定控制技术领域,公开了一种煤矿巷道破碎围岩顶板水力切缝卸压装置及卸压方法,包括:钻孔结构,用于从巷道的顶板朝巷道上方的围岩斜向打孔以形成注浆压裂孔;注浆结构,设置在巷道内并通过所述注浆压裂孔向巷道上方的顶板裂隙发育区注入浆液,以使得裂隙发育区中的破碎围岩粘接为一体;以及水力压裂卸压结构,设置在所述巷道内并能伸入到所述注浆压裂孔内,沿所述注浆压裂孔的轴向进行压裂,以形成能切断所述巷道顶板岩层的裂缝。该煤矿巷道破碎围岩顶板水力切缝卸压装置具有有效避免在进行水力压裂前发生钻孔坍塌的优点。

技术领域

本发明涉及矿山巷道工程稳定控制技术领域,特别是涉及一种煤矿巷道破碎围岩顶板水力切缝卸压装置及卸压方法。

背景技术

矿山巷道尤其是回采巷道是保障煤矿安全高效开采的地下通道,其围岩稳定与否与煤矿安全高效开采密切相关。

注浆用于巷道围岩可以对巷道围岩裂隙进行密集充填,起到加固破碎围岩的作用。巷道顶板水力预制裂缝可以将顶板岩层切断使其失去传递力的作用,进而卸掉顶板压力对其下部巷道围岩起到稳定控制的作用。

部分回采巷道除了本工作面开采使用以外,还会被保留下来作为下一个工作面的回采巷道。这样,回采巷道往往受工作面两次采动的影响,巷道煤柱与实体煤上方势必会形成高应力集中区,分别为AγH和BγH(A>1;B>1),受高应力集中区AγH和BγH的影响巷道围岩往往会出现严重变形和破坏的现象,即出现严重的顶板下沉、片帮与底鼓,如图1所示。

由于回采巷道的严重变形和破坏,严重地制约了工作面的安全高效生产。这时人们往往会借助水力预制裂缝的方法,在工作面上方的顶板预制裂缝,从而使顶板失去传递力的作用,进而消减顶板的高应力区AγH和BγH为A’γH和B’γH(A’<A;B’<B),使回采巷道围岩变形破坏得以大幅降低,如图2所示。

水力预制裂缝技术的一个关键步骤为:在回采巷道内向顶板打设水力压裂钻孔,且要保证钻孔完整不坍塌。由于回采巷道会先于工作面提前掘出,往往提前数月之久甚至更长。受围岩性质与高地应力影响,巷道围岩裂隙难免发育形成裂隙发育区。当水力压裂钻孔打设顶板岩层裂隙发育区后,往往还未来得及进行水力压裂预制裂缝就出现钻孔坍塌封堵的现象,如图3所示。

随着水力压裂钻孔的坍塌,就会导致水力预制裂缝工作中断,不得不补打钻孔,这不仅会严重影响施工进度与卸压质量,而且还会增大人力、物力与财力的投入,致使生产成本大幅增加。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种煤矿巷道破碎围岩顶板水力切缝卸压装置及卸压方法,以解决现有技术中受围岩性质与高地应力影响,巷道围岩裂隙难免发育形成裂隙发育区,当水力压裂钻孔打设顶板岩层裂隙发育区后,往往还未来得及进行水力压裂预制裂缝就出现了钻孔坍塌封堵的现象,从而严重影响施工进度与卸压质量的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题,根据本发明的第一方面,提供一种煤矿巷道破碎围岩顶板水力切缝卸压装置,包括:钻孔结构,用于从巷道的顶板朝巷道上方的围岩斜向打孔以形成注浆压裂孔;注浆结构,设置在巷道内并通过所述注浆压裂孔向巷道上方的顶板裂隙发育区注入浆液,以使得裂隙发育区中的破碎围岩粘接为一体;以及水力压裂卸压结构,设置在所述巷道内并能伸入到所述注浆压裂孔内,沿所述注浆压裂孔的轴向进行压裂,以形成能切断所述顶板的裂缝。

其中,所述注浆结构包括设置在所述巷道内的注浆泵和与所述注浆泵相连接并能伸入到所述注浆压裂孔内的注浆管。

其中,所述注浆结构还包括设置在所述注浆压裂孔内并靠近所述巷道的端部的注浆钻孔封堵器。

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