采煤工作面端头悬顶小孔径水力致裂控制方法

摘要

一种采煤工作面端头悬顶小孔径水力致裂控制方法，在采煤工作面回采巷道端头沿巷帮用锚索钻机向顶板施工小孔径致裂钻孔。根据冒落顶板应填满采空区的原则，碎胀系数取经验值确定钻孔深度为2～4倍的采煤工作面采高；根据裂缝扩展距离并结合巷道支护形式确定钻孔间距为1～2倍的裂缝扩展距离。然后通过小孔径高压密封安装管将小孔径封孔器送至指定位置封孔，使用高压泵对顶板进行高压水力致裂，改造顶板结构并弱化顶板强度。对于孔深超过4m的致裂孔可以采用深孔后退式致裂工艺保障裂缝扩展的均匀性。本发明通过锚索钻机施工钻孔，方法简单方便、工作量小，实现了采煤工作面端头悬顶的及时冒落，保证了工作面的安全生产。

主权项

一种采煤工作面端头悬顶小孔径水力致裂方法，其特征在于包括以下步骤：a．通过采煤工作面采高和顶板碎胀系数确定钻孔深度H，然后在采煤工作面端头施工一个深度为H的钻孔，进行水力致裂，得到裂缝扩展距离，结合巷道支护强弱，确定致裂钻孔的间距L、排距；b．使用锚索钻机，按照钻孔深度H、钻孔间距L在回采巷道（1）中向顶板（2）施工一排或多排孔径为φ28~φ40mm的小孔径钻孔（3），施工的一排钻孔或多排钻孔中的第一排钻孔开口位置距离回采巷道（1）煤柱侧巷帮0~500mm；c．从距离采煤工作面最近的钻孔开始，采用小孔径高压密封安装管（5）将小孔径封孔器（4）送至小孔径钻孔（3）的设定深度进行封孔，小孔径高压密封安装管（5）相连接的小孔径封孔器（4）为耐高压70MPa的封孔器，孔径为φ28~φ40mm，通过螺纹连接与高压密封安装管连接；然后在小孔径高压密封安装管（5）外露端连接由致裂管路（8）、压力表（6）、截止阀（7）和高压泵（9）构成的致裂装置，依次对小孔径钻孔进行水力致裂；d．开启高压泵（9）和截止阀（7）依次对小孔径钻孔（3）进行水力致裂，当压力表（6）显示水压力小于1MPa时，水力致裂完毕，关闭高压泵（9）和截止阀（7），本钻孔致裂完毕；用小孔径高压密封安装管（5）将小孔径封孔器（4）逐一安装到其它钻孔，对其它钻孔逐一进行水力致裂，至所有钻孔致裂完毕后，整个工作面水力致裂完毕；如果钻孔深度超过8m，则考虑使用后退式水力致裂。