【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤层开采，具体涉及一种采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法。
技术介绍
1、在采矿过程中，位于采空区上方的坚硬岩层频繁断裂引起地层震动。厚层坚硬岩层瞬间断裂引起应力场和能量场的强烈突变，引起靠近煤层的岩层断裂，造成严重的冲击矿压现象。此外由于采空区裂隙带中容易积聚大量的瓦斯，存在着煤与瓦斯突出的危险。对于高瓦斯坚硬顶板矿井，煤与瓦斯突出和冲击地压灾害相互诱导与复合，造成的灾害愈加严重，其防治也更为困难。
2、水压致裂作为处理煤矿坚硬顶板的有效方法之一，但在现场施工中往往出现卸压范围有限的问题，使得坚硬顶板无法到达预期的卸压效果；利用瓦斯进行燃爆增透，具有成本低、爆炸能量可控的优点，可构建丰富的裂隙网络，更有利于后续瓦斯抽采。
3、对于坚硬顶板的高瓦斯矿井的复合灾害，瓦斯爆燃增透与水压致裂均不能够单独进行有效治理，并且治理的操作工艺较复杂，费时、成本高，且治理的有益效果得不到保证。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术中的问题，提供采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，使水压致裂与瓦斯燃爆增透协同效应达到最大化，一井多用，步骤简单易行、成本低，工程量小，治理效果好，保证了矿井的高效安全生产。
2、本专利技术提供了采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，从地面钻设l型长钻孔，还包括以下步骤：l型长钻孔延伸至采空区瓦斯富集区上方裂隙带范围内，通过l型长钻孔对目标岩层进行水力压裂，使目标岩层的裂隙
3、本专利技术将水压致裂与瓦斯爆燃相结合，通过压裂-瓦斯爆燃-压裂的步骤，使其协同效应达到最大化，一井多用，步骤简单易行、成本低，工程量小，治理效果好，保证了矿井的高效安全生产，瓦斯燃爆步骤，消耗裂隙带积聚的大量瓦斯，并且使得周围裂隙更加发育。
4、较佳地，所述水利压裂具体步骤如下：l型长钻孔延伸至采空区瓦斯富集区上方裂隙带范围内，对目标岩层进行水力压裂，使目标岩层的裂隙不断延伸，具体为：确定裂隙带范围，从地面钻设l型长钻孔，使得l型长钻孔延伸至采空区瓦斯富集区上方裂隙带范围内；l型长钻孔包括竖直段与水平段，将水力压裂设备的输出端送入l型长钻孔的水平段，并间隔一定距离依次对目标岩层进行分段压裂。
5、上述第一次压裂的步骤，使裂隙带周围岩体产生裂隙。
6、较佳地，所述进行分段压裂包括下述步骤：水力压裂设备的输出端包括压裂管和两个封隔器，所述两个封隔器分别位于压裂管的两端，通过对压裂管施加水压，使得两个封隔器之间的水平段产生裂隙网络；压裂过程分为两次，两次压裂过程分别在引燃瓦斯之前和之后，第一次压裂过程，发生在引燃瓦斯之前：一段压裂结束之后，移动压裂管，依次对下一段水平段进行压裂，各压裂段依次首尾相接；第二次压裂过程，发生在引燃瓦斯之后：重复第一次的压裂过程，并且本次压裂的压裂位置位于第一次压裂过程中相邻两个压裂段之间，同时，本次压裂过程中相邻两个压裂段之间的距离比第一次压裂过程中相邻两个压裂段之间的距离小，能够形成丰富的裂隙网络。
7、重复压裂能够产生更多的裂隙网络，两次错位压裂能够使压裂位置更加均匀，并且第二次压裂的水压比第一次大。
8、较佳地，待水力压裂结束，调节l型长钻孔内的氧气浓度与瓦斯浓度，使得氧气浓度与瓦斯浓度达到瓦斯爆燃的目标范围后，进行点火，对采空区裂隙带中的瓦斯进行引燃，瓦斯爆炸，使顶板的裂隙更为发育，具体为：将空气压入所述水平段内，检测瓦斯浓度到达瓦斯爆燃目标范围内时，停止压入空气；密封l型长钻孔的地面端口，引燃瓦斯，对裂隙带中的瓦斯进行引燃，瓦斯爆炸，使顶板的裂隙更为发育。
9、较佳地，将空气压入所述水平段内的过程中包括下述步骤：在l型长钻孔的地面端口将注气管铺设至水平段内，密封l型长钻孔的地面端口，注气管的端部连接气泵的输出端，气泵设置在地面，注气管上设置第二阀门；启动气泵，打开第二阀门，将适量空气压入所述水平段内后，关闭第二阀门。
10、上述压入空气的方法，步骤简单易行，使l型长钻孔内氧气达到点燃的浓度范围，第二阀门和气泵之间的注气管上设有第一防回火防爆装置。
11、较佳地，检测瓦斯浓度到达瓦斯爆燃的目标范围内的过程中包括下述步骤：l型长钻孔的地面端口将气体检测管铺设至水平段的末尾，密封l型长钻孔的地面端口，在地面设置瓦斯浓度检测仪，瓦斯浓度检测仪的检测口与气体检测管连通，在气体检测管上设置第一阀门；当瓦斯通过气体检测管溢出至瓦斯浓度检测仪，瓦斯浓度检测仪检测到瓦斯浓度在瓦斯爆燃的目标范围内时，关闭第一阀门。所述瓦斯爆燃的目标范围为浓度5％～16％。
12、空气进入到水平段的末尾，同时瓦斯混合空气从气体检测管溢出到瓦斯浓度检测仪，瓦斯浓度检测仪能够检测瓦斯浓度，第一阀门和瓦斯浓度检测仪之间的气体检测管上设有第二防回火防爆装置。
13、较佳地，对采空区裂隙带中的瓦斯进行引燃包括下述步骤：将气体检测管铺设至水平段后，将点火装置的点火端通过导线铺设至水平段中部，并且导线捆扎在注气管上；通过控制点火装置的开关的闭合，实现点火端的点火动作。所述点火装置为电子点火器。
14、提供一种点火方式，通过控制点火装置的开关，实现点火端的点火动作。
15、较佳地，对l型长钻孔的密封段进行密封的过程中包括下述步骤：在l型长钻孔地面端口灌注高密度水泥砂浆，使得高密度水泥砂浆固结后将气体检测管和注气管固定在l型长钻孔的孔壁上，形成密封段，防止气体涌出钻孔孔口。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
17、1、本专利技术将水压致裂与瓦斯爆燃相结合，通过压裂-瓦斯爆燃-压裂的步骤，使其协同效应达到最大化，一井多用，步骤简单易行、成本低，工程量小，治理效果好，保证了矿井的高效安全生产。
18、2、本专利技术在压裂-瓦斯爆燃-压裂循环步骤下，第一次压裂使裂隙带周围岩体产生裂隙；再对裂隙带的瓦斯进行燃爆，消耗裂隙带积聚的大量瓦斯，并且使得周围裂隙更加发育；第二次压裂使得周围裂隙贯通，达到充分弱化坚硬顶板的作用。不仅降低煤与瓦斯突出危险，而且减少顶板发生矿震等冲击和矿压现象的发生，更好的防控复合煤岩动力灾害。
19、3、本专利技术在压裂-瓦斯爆燃-压裂循环步骤下，最大程度的弱化了顶板的整体性、降低了顶板的整体强度。
20、4、本专利技术在压裂-瓦斯爆燃-压裂循环步骤下，裂隙带的岩体裂隙相互贯通，且在瓦斯爆燃的高温下，瓦斯转化为游离状态，瓦斯流动和解吸加快，更有利于后续的瓦斯抽采，大大提高了瓦斯治理效率。
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1.采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，从地面钻设L型长钻孔(4)，其特征在于，还包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，其特征在于，所述水利压裂具体步骤如下：
3.如权利要求2所述的采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，其特征在于，所述进行分段压裂包括下述步骤；
4.如权利要求2所述的采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，其特征在于，待水力压裂结束，调节L型长钻孔内(4)的氧气浓度与瓦斯浓度，使得氧气浓度与瓦斯浓度达到瓦斯爆燃的目标范围后，进行点火，对采空区裂隙带(2)中的瓦斯进行引燃，瓦斯爆炸，使顶板的裂隙更为发育，具体为：
5.如权利要求4所述的采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，其特征在于，将空气压入所述水平段(15)内的过程中包括下述步骤：
6.如权利要求5所述的采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，其特征在于，检测瓦斯浓度到达瓦斯爆燃的目标范围内的过程中包括下述步骤：
7.如权利要求6所述的采空区防
8.如权利要求7所述的采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，其特征在于，所述点火装置(14)为电子点火器。
9.如权利要求6所述的采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，其特征在于，密封L型长钻孔(4)的地面端口包括下述步骤：
10.如权利要求1所述的采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，其特征在于，所述瓦斯爆燃的目标范围为浓度5％～16％。
...【技术特征摘要】
1.采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，从地面钻设l型长钻孔(4)，其特征在于，还包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，其特征在于，所述水利压裂具体步骤如下：
3.如权利要求2所述的采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，其特征在于，所述进行分段压裂包括下述步骤；
4.如权利要求2所述的采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，其特征在于，待水力压裂结束，调节l型长钻孔内(4)的氧气浓度与瓦斯浓度，使得氧气浓度与瓦斯浓度达到瓦斯爆燃的目标范围后，进行点火，对采空区裂隙带(2)中的瓦斯进行引燃，瓦斯爆炸，使顶板的裂隙更为发育，具体为：
5.如权利要求4所述的采空区防控坚硬顶板矿震和瓦斯复合动力灾害的方法，其特征在于，将空气压入...
【专利技术属性】
技术研发人员：李学龙，余江，刘淑敏，陈绍杰，王登科，李忠辉，刘晓斐，王蕊，尹大伟，田茂霖，杜兆文，神文龙，邹全乐，孔彪，付建华，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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