一种采煤方法技术

本发明专利技术公开了一种采煤方法，包括如下步骤：S001：在开采上层煤层时，在上层煤层中留下上层煤柱；S002：在上层煤柱中找出应力核心区域；S003：在上层的联络巷中布置水力割缝钻机设备；S004：在所述上层煤柱的所述应力核心区域进行钻孔，形成煤柱钻孔；S005：向所述煤柱钻孔中注入高压水，在所述应力核心区域中形成多条水力割缝；S006：所述上层煤柱倒塌落入所述采煤工作面后方的采空区。本发明专利技术公开的采煤方法，通过水力割缝对上层煤柱进行破坏失稳，可以减少上层覆岩集中应力的传递，减少下层煤层采掘作业过程中可能产生冲击地压的风险系数，避免了上层煤柱在拉应力的作用下产生严重突发性断裂或下沉。

【技术实现步骤摘要】
一种采煤方法
本专利技术涉及矿下施工
，尤其涉及一种采煤方法。
技术介绍
现有技术中，经常采用分层开采的方式来开采厚煤层，在采完上层煤层后再依次开采下层煤层。在开采上煤层时，为了保护井巷等而在上层中临时或永久性留设有未采动煤体，称之为遗留煤柱或上层煤柱。在开采下层煤层时，上层的遗留煤柱或上层煤柱处于下层煤层的顶板的上方，会向下传递矿压。在开采下层煤时，遗留煤柱或上层煤柱会向下传递上层煤覆岩的集中应力，增加了下层煤层采掘作业过程中的风险系数。井下的遗留煤柱在集中应力或矿井水的作用下会产生蠕变，可能发生突发性破坏，引起开采损害或矿井灾害。有鉴于此，提供一种提高作业安全性的采煤方法成为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高作业安全性的采煤方法。本专利技术技术方案提供一种采煤方法，包括上下布置的多层分层煤层；包括如下步骤：S001：在开采上层煤层时，在上层煤层中留下上层煤柱，上层煤柱的前后两侧形成有联络巷；S002：在上层煤柱中找出应力核心区域；S003：超前所述下层煤层的采煤工作面，在上层的联络巷中布置水力割缝钻机设备；S004：在开采所述下层煤层时，通过所述水力割缝钻机设备在所述上层煤柱的所述应力核心区域进行钻孔，形成煤柱钻孔；S005：在开采所述下层煤层时，通过所述水力割缝钻机设备向所述煤柱钻孔中注入高压水，滞后所述采煤工作面在所述应力核心区域中形成多条水力割缝；S006：当所述采煤工作面向前移动超过上方的所述上层煤柱后，所述上层煤柱倒塌落入所述采煤工作面后方的采空区。在其中一项可选技术方案中，在所述步骤S004中：通过所述水力割缝钻机设备在所述应力核心区域钻进形成两条以上间隔布置的所述煤柱钻孔，并通过所述水力割缝钻机设备对每条所述煤柱钻孔中都注入高压水，以在所述应力核心区域中每条所述煤柱钻孔的周围形成所述水力割缝。在其中一项可选技术方案中，在所述步骤S003中：在所述联络巷中布置两套以上的所述水力割缝钻机设备；在所述步骤S004中：两套以上的所述水力割缝钻机设备同步作业，以在所述应力核心区域中相应的位置形成所述水力割缝。在其中一项可选技术方案中，在所述步骤S002中：在沿着前后方向上向所述上层煤柱中钻孔，形成至少一排第一探测孔；在沿着高度方向上向所述上层煤柱中钻孔，形成至少一排第二探测孔；在每个所述第一探测孔和每个所述第二探测孔中都布置有多个应力传感器；对每个所述第一探测孔和每个所述第二探测孔注浆封孔；根据各个所述应力传感器的压力值及其分布规律确定出所述上层煤柱中的所述应力核心区域。在其中一项可选技术方案中，所述水力割缝钻机设备包括供水装置和钻机；所述钻机的钻杆中具有水流通道，所述钻杆的钻头上具有喷水孔；所述供水装置的供水管与所述钻杆中的水流通道连通；在所述步骤S004中：所述钻机带动所述钻杆朝向第一方向转动，所述钻头在所述上层煤柱中向后钻进形成所述煤柱钻孔；在所述步骤S005中：所述钻机带动所述钻杆朝向第二方向转动，所述钻头在所述上层煤柱中向前退钻，所述钻头保持处于所述采煤工作面的后方；所述供水装置向所述水流通道中供给高压水，通过旋转的所述钻头向所述煤柱钻孔中喷射高压水，通过所述高压水在所述应力核心区域中切割煤柱形成所述水力割缝。在其中一项可选技术方案中，所述供水装置包括能够调节水压大小的水泵，所述水泵通过所述供水管与所述钻杆连接。在其中一项可选技术方案中，在所述步骤S005中：所述钻头向前退钻时，每向前移动预设距离后，所述钻头停止移动仅保持转动，停留预设时间后，再继续向前移动退钻。在其中一项可选技术方案中，所述上层煤柱靠近所述联络巷的端部具有塑性变形区；在所述步骤S004中：在所述钻头向后钻进时，当所述钻头穿过所述应力核心区域并进入所述上层煤柱的后端的所述塑性变形区时，停止钻进；在所述步骤S005中：所述钻头向前退钻时，当所述钻头退出所述应力核心区域并退至所述上层煤柱的前端的所述塑性变形区时，停止退钻。在其中一项可选技术方案中，在所述步骤S001中：在上层煤层开采时留有多个所述上层煤柱，任意相邻的两个所述上层煤柱之间具有一个所述联络巷；在每个所述上层煤柱中都确定出相应的应力核心区域；在所述步骤S004中：在采用所述钻机对所述上层煤柱钻孔时，采用跨联络巷的方式对前后相邻的至少两个所述上层煤柱进行钻孔作业。在其中一项可选技术方案中，在所述步骤S004中：在所述钻头钻进的过程中，所述供水装置向所述水流通道中供给低压水。采用上述技术方案，具有如下有益效果：本专利技术提供的采煤方法，通过水力割缝对上层煤柱进行破坏失稳，在下层煤层的采煤工作面过了上层煤柱之后，在上层覆岩的应力作用下，上层煤柱失稳倒塌落入采煤工作面后方的采空区中，可以减少上层覆岩集中应力的传递，减少下层煤层采掘作业过程中可能产生冲击地压的风险系数，避免了上层煤柱在拉应力的作用下产生严重突发性断裂或下沉。附图说明图1为在上层煤柱中钻有第一探测孔和第二探测孔的示意图；图2为在上层煤柱中确定出应力核心区域的示意图；图3为钻机向上层煤柱中的应力核心区域钻孔的示意图；图4为水力割缝钻机设备的结构示意图；图5为钻杆和钻头的剖视图；图6为钻机跨联络巷向后方的上层煤柱钻孔的示意图；图7为在应力核心区域中形成水力割缝的示意图；图8为跨联络巷施工，在后方的上层煤柱的应力核心区域中形成水力割缝的示意图；图9为在应力核心区域中钻有两条煤柱钻孔的示意图。具体实施方式下面结合附图来进一步说明本专利技术的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。如图1-8所示，本专利技术一实施例提供的采煤方法，包括上下布置的多层分层煤层；包括如下步骤：S001：在开采上层煤层时，在上层煤层中留下上层煤柱100，上层煤柱100的前后两侧形成有联络巷200。S002：在上层煤柱100中找出应力核心区域103。S003：超前下层煤层300的采煤工作面400，在上层的联络巷200中布置水力割缝钻机设备1。S004：在开采下层煤层300时，超前下层煤层300的采煤工作面400，通过水力割缝钻机设备1在上层煤柱100的应力核心区域103进行钻孔，形成煤柱钻孔104。S005：在开采下层煤层300时，通过水力割缝钻机设备1向煤柱钻孔104中注入高压水，滞后采煤工作面400在应力核心区域103中形成多条水力割缝105。S006：当采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采煤方法，其特征在于，包括上下布置的多层分层煤层；/n包括如下步骤：/nS001：在开采上层煤层时，在上层煤层中留下上层煤柱，上层煤柱的前后两侧形成有联络巷；/nS002：在上层煤柱中找出应力核心区域；/nS003：超前所述下层煤层的采煤工作面，在上层的联络巷中布置水力割缝钻机设备；/nS004：在开采所述下层煤层时，通过所述水力割缝钻机设备在所述上层煤柱的所述应力核心区域进行钻孔，形成煤柱钻孔；/nS005：在开采所述下层煤层时，通过所述水力割缝钻机设备向所述煤柱钻孔中注入高压水，滞后所述采煤工作面在所述应力核心区域中形成多条水力割缝；/nS006：当所述采煤工作面向前移动超过上方的所述上层煤柱后，所述上层煤柱倒塌落入所述采煤工作面后方的采空区。/n

【技术特征摘要】
1.一种采煤方法，其特征在于，包括上下布置的多层分层煤层；
包括如下步骤：
S001：在开采上层煤层时，在上层煤层中留下上层煤柱，上层煤柱的前后两侧形成有联络巷；
S002：在上层煤柱中找出应力核心区域；
S003：超前所述下层煤层的采煤工作面，在上层的联络巷中布置水力割缝钻机设备；
S004：在开采所述下层煤层时，通过所述水力割缝钻机设备在所述上层煤柱的所述应力核心区域进行钻孔，形成煤柱钻孔；
S005：在开采所述下层煤层时，通过所述水力割缝钻机设备向所述煤柱钻孔中注入高压水，滞后所述采煤工作面在所述应力核心区域中形成多条水力割缝；
S006：当所述采煤工作面向前移动超过上方的所述上层煤柱后，所述上层煤柱倒塌落入所述采煤工作面后方的采空区。


2.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，在所述步骤S004中：
通过所述水力割缝钻机设备在所述应力核心区域钻进形成两条以上间隔布置的所述煤柱钻孔，并通过所述水力割缝钻机设备对每条所述煤柱钻孔中都注入高压水，以在所述应力核心区域中每条所述煤柱钻孔的周围形成所述水力割缝。


3.根据权利要求2所述的采煤方法，其特征在于，
在所述步骤S003中：
在所述联络巷中布置两套以上的所述水力割缝钻机设备；
在所述步骤S004中：
两套以上的所述水力割缝钻机设备同步作业，以在所述应力核心区域中相应的位置形成所述水力割缝。


4.根据权利要求1所述的采煤方法，其特征在于，在所述步骤S002中：
在沿着前后方向上向所述上层煤柱中钻孔，形成至少一排第一探测孔；
在沿着高度方向上向所述上层煤柱中钻孔，形成至少一排第二探测孔；
在每个所述第一探测孔和每个所述第二探测孔中都布置有多个应力传感器；
对每个所述第一探测孔和每个所述第二探测孔注浆封孔；
根据各个所述应力传感器的压力值及其分布规律确定出所述上层煤柱中的所述应力核心区域。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的采煤方法，其特征在于，
所述水力割缝钻机设备包括供水装置和钻机；
所述钻...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟龙，郭俊廷，刘刚，王惠风，王亚军，
申请(专利权)人：神华神东煤炭集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61