放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法技术

放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，在工作两侧的回采巷道中，向工作面的顶煤内施工两排钻孔，钻孔内装填卷装膨胀剂，通过其产生的持续稳定的膨胀压力扩展工作面超前支承压力的影响范围，提高超前支承压力的峰值，增强支承压力对顶煤的破碎效果。本发明专利技术的放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，工序简单，操作方便，陈本低，在放顶煤工作面提高顶煤回收率的工程中具有更好的应用前景。钻孔作业位置设置在采动影响区外，选择灵活，各钻孔施工互不关联，施工顺序灵活，工程施工不影响工作面其它生产作业，所用膨胀剂为市场普通材料，价格低，无污染，储运方便，在煤矿井下没有安全隐患，更加安全可靠。

Enhancing method of top coal caving in top coal caving face

The method of enhancing caving ability of top coal in top coal caving face is to construct two rows of boreholes into the top coal of the working face in the mining roadway on both sides of the working face, fill the boreholes with rolled expanding agent, expand the influence range of the advance abutment pressure of the working face through the sustained and stable expansion pressure generated, increase the peak value of the advance abutment pressure, and enhance the breaking effect of the abutment pressure on the top coal. The method has the advantages of simple process, convenient operation and low cost, and has better application prospects in the project of improving the top coal recovery rate in the top coal caving face. The location of drilling operation is set outside the mining influence area. The selection is flexible, the drilling construction is not related to each other, the construction sequence is flexible, and the engineering construction does not affect other production operations at the working face. The expansive agent used is common material in the market, with low price, pollution-free, convenient storage and transportation, and there is no hidden danger in the underground coal mine, so it is safer and more reliable.

【技术实现步骤摘要】
放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法
本专利技术涉及采煤技术，具体涉及放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法。
技术介绍
厚煤层分布广、储量丰富是中国煤炭资源的基本赋存特征。厚及特厚煤层综放开采是实现煤炭安全高效开采的方向和重要技术途径。尽管放顶煤技术已得到了广泛应用，但提高顶煤回收率一直是制约该技术发展的关键问题。决定放顶煤工作面顶煤回收效果的关键是顶煤的冒放性，即顶煤能破碎成较小的块度，从而有利于回采设备的顺利回收。放顶煤工作面主要通过矿山压力及回采扰动作用实现顶煤的自动破碎。但当工作面埋深浅或煤层坚硬时，顶煤往往破碎块度大，无法有效回收，需要采取辅助措施，否则会因丢煤严重而无法采用放顶煤方法进行回采。目前，人工辅助破碎顶煤的方法有两种，一种是爆破方法，一种是水力压裂方法。爆破方法就是向顶煤内施工钻孔进行爆破，对顶煤进预裂，水力压裂方法也是向顶煤内施工钻孔，通过注入高压水，对顶煤进行压裂。爆破方式对顶煤预裂效果好，但对于钻孔深度超过100m的爆破，施工困难，安全性差，且随着矿井安全管理要求的提高，控制煤矿井下炸药爆破日趋严格，限制了该方法的应用。水力压裂能够对顶煤进行致裂，但破裂往往只沿主破裂面延伸，裂隙数目少，对顶煤的破碎效果差，相关技术还在发展之中，尚不成熟。探索新的技术方法，实现对顶煤的有效破碎，是放顶煤技术发展的重要内容。放顶煤工作面顶煤的自然破碎主要依靠超前支承压力、顶板的回转下沉和支架的反复支撑作用，其中超前支承压力是关键。如果能够采用适当的技术措施，增强以上三项要素或其中任意项对顶煤的破碎作用，就能相应提高顶煤的冒放性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，以克服现有的人工辅助破碎顶煤方法施工困难、安全性差等缺陷。为实现以上专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，包括步骤：S1：在放顶煤工作面的超前影响区外向工作面顶煤内施工若干钻孔，钻孔在竖直方向上平行于放顶煤工作面，钻孔在水平方向上斜向上穿入顶煤；S2：向钻孔内填装卷装膨胀剂；S3：封堵钻孔孔口。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述步骤S1具体包括：在放顶煤工作面的超前影响区外，从两侧的回采巷道向工作面顶煤内施工两排钻孔，钻孔在竖直方向上平行于放顶煤工作面，钻孔在水平方向上从回采巷道斜向上穿入顶煤，其中，钻孔的终孔位置不穿入顶板，钻孔的长度不小于放顶煤工作面长度的1/2。作为本专利技术进一步改进的技术方案，每排钻孔中各钻孔相互平行且等间距分布。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述钻孔的孔径不小于100mm。作为本专利技术进一步改进的技术方案，各排钻孔中各钻孔的水平投影之间的距离不大于钻孔直径的20倍。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述步骤S2具体包括：向钻孔内填装卷装膨胀剂，边装边捣实，所述卷装膨胀剂的水化反应时间在12小时以上。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述步骤S3具体包括：采用黄泥封堵孔口，其中，封口段的长度不小于5m且超过钻孔穿越机采煤段的长度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术的放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，工序简单，操作方便，在放顶煤工作面提高顶煤回收率的工程中具有更好的应用前景；钻孔工艺和所用设备皆为煤矿井下现有设备，无需额外投资；填孔材料采用卷装膨胀剂，用黄泥封口后，由其自身膨胀，无需其它操作即可给煤体施加长期稳定的静压力，从而改变超前支承压力的大小和分布；钻孔作业位置设置在采动影响区外，选择灵活，各钻孔施工互不关联，施工顺序灵活，工程施工不影响工作面其它生产作业；所用膨胀剂为市场普通材料，价格低，无污染，储运方便，在煤矿井下没有安全隐患，更加安全可靠。附图说明图1为本专利技术实施例中放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法的工程平面图；图2为本专利技术实施例中放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法的工程剖面图；图3为为本专利技术实施例中钻孔装药结构图；以上图1-3中：1－放顶煤工作面，2－工作面超前支承压力，3－回采巷道，4－静压钻孔，5－煤层底板，6－机采煤，7－顶煤，8－煤层顶板，9－封孔段，10－卷装膨胀剂。具体实施方式：下面参照附图对本专利技术做进一步描述。实施例如图1-3所示，一种放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，首先在放顶煤工作面1的超前影响区2外，从两侧回采巷道3向工作面顶煤7内施工两排钻孔4，每排钻孔中各钻孔相互平行且等间距分布。钻孔4在竖直方向上平行于工作面1，从煤层地板5上的回采巷道3斜向上穿入顶煤7，钻孔4的终孔位置不穿入煤层顶板8。钻孔4的长度不小于放顶煤工作面1长度的1/2，钻孔4的孔径不小于100mm，各排钻孔中相邻钻孔4的水平投影之间的距离不大于钻孔直径的20倍。之后，向钻孔4内填装卷装膨胀剂10，边装边用棍状工具捣实，其中卷装膨胀剂10水化反应时间在12小时以上。最后，采用黄泥封堵孔口，封口段9的长度大于钻孔位于机采煤段6的长度且不小于5m。钻孔4内的装卷装膨胀剂10由其自身膨胀，在无需其它操作的情况下即可给顶煤7施加长期而稳定的静压力，改变超前支承压力2的大小和分布，从而使顶煤提前进入应力增高区，扩展了工作面超前支承压力的影响范围，提高了超前支承压力的峰值，从而提高支承压力对顶煤的破碎效果。需要说明的是，以上具体描述本专利技术的实施方案，除图中标示的说明外，方案中所述钻孔孔径、钻孔长度、钻孔间距和水化反应时间等为本领域常用概念，所述具体实施过程必能被本领域的技术人员理解。以上所述是本专利技术的具体实施方式及所运用的技术原理，凡是依据本专利技术的技术实质，对以上实施所做出的任何简单修改，均属于专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，其特征在于，包括步骤：S1：在放顶煤工作面的超前影响区外向工作面顶煤内施工若干钻孔，钻孔在竖直方向上平行于放顶煤工作面，钻孔在水平方向上斜向上穿入顶煤；S2：向钻孔内填装卷装膨胀剂；S3：封堵钻孔孔口。

【技术特征摘要】
1.放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，其特征在于，包括步骤：S1：在放顶煤工作面的超前影响区外向工作面顶煤内施工若干钻孔，钻孔在竖直方向上平行于放顶煤工作面，钻孔在水平方向上斜向上穿入顶煤；S2：向钻孔内填装卷装膨胀剂；S3：封堵钻孔孔口。2.根据权利要求1所述的放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：在放顶煤工作面的超前影响区外，从两侧的回采巷道向工作面顶煤内施工两排钻孔，钻孔在竖直方向上平行于放顶煤工作面，钻孔在水平方向上从回采巷道斜向上穿入顶煤，其中，钻孔的终孔位置不穿入顶板，钻孔的长度不小于放顶煤工作面长度的1/2。3.根据权利要求2所述的放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨培举，刘长友，李昱衡，陈毅琪，王业恒，吴锋锋，鲁岩，杨敬轩，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32