一种煤矿巷旁充填沿空留巷液压劈裂切顶方法

摘要

本发明属于沿空留巷切顶技术领域，具体涉及一种煤矿巷旁充填沿空留巷液压劈裂切顶方法。本发明在采空区侧安装单体液压支柱，保证切顶作业的安全，切顶后降低了填充体所受载荷；采用液压劈裂器劈裂顶部煤石，可随意设计劈裂长度和深度，灵活多变，而且避免了爆破方式所引发的安全隐患；同时，由于使用了不可压缩液体作为切顶工作中的压力传递介质，实现了切顶工作的静态可控性。

说明书

技术领域

本发明属于沿空留巷切顶技术领域，具体涉及一种煤矿巷旁充填沿空留巷液压劈裂切顶方法。

背景技术

在煤矿沿空留巷工程实施中，由于矿山压力的作用，会在巷旁填充体上部顶板处形成具有一定宽度及高度的悬臂梁。随着采煤工作面的推进，该悬臂梁会产生断裂、回转、下沉，从而成为巷旁填充体的支撑载荷。但是当顶板较厚且较为坚硬时，悬臂梁对巷旁填充体扰动较大，若不采取有效的措施进行强制切顶，填充体可能会由于支撑荷载过大引发变形甚至产生破坏，进而导致整个沿空留巷工程失败。

目前针对沿空留巷工作面强制切顶的措施主要是爆破，比如公开号为104790954A的专利提出了一种巷旁充填沿空留巷切顶爆破卸压方法，然而这种爆破切顶的方式速度较慢，而且需要停电、撤人，同时也存在瞎炮等安全隐患，而且由于巷旁充填沿空留巷工程进行时需滞后于采煤工作面一定距离，在采空区爆破切顶的安全隐患尤为严重。因此研究安全、高效的切顶方法对煤矿沿空留巷工程的顺利进行有重要意义。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的问题，本发明提出了一种一种煤矿巷旁充填沿空留巷液压劈裂切顶方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种煤矿巷旁充填沿空留巷液压劈裂切顶方法，它包含以下步骤：

步骤一：在煤层工作面的端头支架前部钻孔并安装锚杆、锚索，煤层工作面采过煤后，在待填充区域的采空区一侧安装两排单体液压支柱，构筑临时支护；

步骤二：在待填充区内安装模板，使用制浆与输送设备向模板内输送填充浆液，填充浆液凝固后形成填充体；

步骤三：在煤层工作面的端头支架移架后，在填充体边缘在采空区侧的顶板内打一排倾斜的劈裂孔，劈裂孔的间距、倾角、长度均相同；

步骤四：选定滞后采煤工作面一定距离的一个劈裂孔，在这个劈裂孔中安装柱式劈裂器，柱式劈裂器柱头均朝向采空区侧；

步骤五：以步骤四中选定的劈裂孔为起点，按远离采煤工作面方向依次选定至少两个劈裂孔，并对劈裂孔进行柱式劈裂器的安装，安装在不同劈裂孔内的柱式劈裂器之间采用并联连接；

步骤六：启动液压源，通过液压输送管路向柱式劈裂器供液产生压力，使柱式劈裂器柱头对沿空留巷切顶层施加孔内张力，从而使劈裂孔之间产生裂缝，裂缝不断扩大，最终使相邻的劈裂孔之间实现贯通，劈裂顶板外层煤石；

步骤七：对柱式劈裂器卸压，将柱式劈裂器安装在劈裂孔中部，重复步骤一到六，劈裂顶板中层煤石；

步骤八：对柱式劈裂器卸压，将柱式劈裂器安装在劈裂孔下部，重复步骤一到六，劈裂顶板底层煤石；

步骤九：完成劈裂后，回收已劈裂区域内的单体液压支柱；

步骤十：重复步骤一到九，直至完成整个沿空留巷的顶板劈裂工程。

其中，步骤二中所述的模板可替换为充填柔性模袋。

步骤三中，劈裂孔与采空区侧的顶板平面垂线夹角为15°～30°，相邻劈裂孔的间距为0.6m～1m，孔深为6 m～8m，孔径不小于90mm。

步骤四中，所述的滞后采煤工作面的距离范围为15 m～20m。

步骤四中，同一劈裂孔内可同时安装1~3个柱式劈裂器，所述的柱式劈裂器之间采用串联方式连接。

步骤五中，同时进行劈裂的劈裂孔数量为2~4个。

本发明在采空区侧安装单体液压支柱，保证切顶作业的安全，切顶后降低了填充体所受载荷；采用液压劈裂器劈裂顶部煤石，可随意设计劈裂长度和深度，灵活多变，而且避免了爆破方式所引发的安全隐患；同时，由于使用了不可压缩液体作为切顶工作中的压力传递介质，实现了切顶工作的静态可控性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 为本发明劈裂孔剖视图；

图2 为本发明劈裂系统结构示意图I；

图3 为本发明临时支护结构示意图；

图4为本发明劈裂系统结构示意图II；

其中，1端头支架，2填充体，3劈裂孔，4.液压源，5液压输送管路，6柱式劈裂器，7柱式劈裂器柱头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：如图1~3所示，一种煤矿巷旁充填沿空留巷液压劈裂切顶方法，它的步骤是：

步骤一：在煤层工作面的端头支架前部钻孔并安装锚杆、锚索，煤层工作面采过煤后，在待填充区域的采空区一侧安装两排单体液压支柱，构筑临时支护；

步骤二：在待填充区内安装模板，使用制浆与输送设备向模板内输送填充浆液，填充浆液凝固后形成填充体2；

步骤三：在煤层工作面的端头支架1移架后，在填充体2边缘在采空区侧的顶板内打一排倾斜的劈裂孔3，劈裂孔3的间距、倾角、长度均相同；

步骤四：选定滞后采煤工作面一定距离的一个劈裂孔3，在这个劈裂孔3中安装1个柱式劈裂器6，柱式劈裂器柱头7均朝向采空区侧；

步骤五：以步骤四中选定的劈裂孔3为起点，按远离采煤工作面方向依次选定两个劈裂孔3，如图2所示，在每个劈裂孔3内安装各1个柱式劈裂器6，安装在不同劈裂孔3内的柱式劈裂器6之间采用并联连接；

步骤六：启动液压源4，通过液压输送管路5向柱式劈裂器6供液产生压力，使柱式劈裂器柱头7对沿空留巷切顶层施加孔内张力，从而使劈裂孔3之间产生裂缝，裂缝不断扩大，最终使相邻的劈裂孔3之间实现贯通，劈裂顶板外层煤石；

步骤七：对柱式劈裂器6卸压，将柱式劈裂器6安装在劈裂孔3中部，重复步骤一到六，劈裂顶板中层煤石；

步骤八：对柱式劈裂器6卸压，将柱式劈裂器6安装在劈裂孔3下部，重复步骤一到六，劈裂顶板底层煤石；

步骤九：完成劈裂后，回收已劈裂区域内的单体液压支柱；

步骤十：重复步骤一到九，直至完成整个沿空留巷的顶板劈裂工程。

实施例2：一种煤矿巷旁充填沿空留巷液压劈裂切顶方法，它的步骤是：

步骤一：在煤层工作面的端头支架前部钻孔并安装锚杆、锚索，煤层工作面采过煤后，在待填充区域的采空区一侧安装两排单体液压支柱，构筑临时支护；

步骤二：在待填充区内安装模板，使用制浆与输送设备向模板内输送填充浆液，填充浆液凝固后形成填充体2；

步骤三：在煤层工作面的端头支架1移架后，在填充体2边缘在采空区侧的顶板内打一排倾斜的劈裂孔3，劈裂孔3与采空区侧的顶板平面垂线夹角为15°～30°，相邻劈裂孔3的间距为0.6m～1m，孔深为6 m～8m，孔径不小于90mm，劈裂孔3的间距、倾角、长度均相同；

其它工作步骤与实施例1相同。

实施例3：一种煤矿巷旁充填沿空留巷液压劈裂切顶方法，它的步骤是：

步骤一：在煤层工作面的端头支架前部钻孔并安装锚杆、锚索，煤层工作面采过煤后，在待填充区域的采空区一侧安装两排单体液压支柱，构筑临时支护；

步骤二：在待填充区内安装模板，使用制浆与输送设备向模板内输送填充浆液，填充浆液凝固后形成填充体2；

步骤三：在煤层工作面的端头支架1移架后，在填充体2边缘在采空区侧的顶板内打一排倾斜的劈裂孔3，劈裂孔3与采空区侧的顶板平面垂线夹角为15°～30°，相邻劈裂孔3的间距为0.6m～1m，孔深为6 m～8m，孔径不小于90mm，劈裂孔3的间距、倾角、长度均相同；

步骤四：选定滞后采煤工作面一定距离的一个劈裂孔3，如图4所示，在这个劈裂孔3中安装两个柱式劈裂器6，这两个柱式劈裂器6之间采用串联连接，柱式劈裂器柱头7均朝向采空区侧；

步骤五：以步骤四中选定的劈裂孔3为起点，按远离采煤工作面方向依次选定三个劈裂孔3，如图4所示，在每个劈裂孔3中安装两个柱式劈裂器6，劈裂孔3中柱式劈裂器6之间采用串联连接，柱式劈裂器柱头7均朝向采空区侧；其它步骤与实施例1相同。

实施例4：一种煤矿巷旁充填沿空留巷液压劈裂切顶方法，它的步骤是：

步骤一：在煤层工作面的端头支架前部钻孔并安装锚杆、锚索，煤层工作面采过煤后，在待填充区域的采空区一侧安装两排单体液压支柱，构筑临时支护；

步骤二：在待填充区内安装模板，使用制浆与输送设备向模板内输送填充浆液，填充浆液凝固后形成填充体2；

步骤三：在煤层工作面的端头支架1移架后，在填充体2边缘在采空区侧的顶板内打一排倾斜的劈裂孔3，劈裂孔3与采空区侧的顶板平面垂线夹角为15°～30°，相邻劈裂孔3的间距为0.6m～1m，孔深为6 m～8m，孔径不小于90mm，劈裂孔3的间距、倾角、长度均相同；

步骤四：选定滞后采煤工作面一定距离的一个劈裂孔3，在这个劈裂孔3中安装三个柱式劈裂器6，这三个柱式劈裂器6之间采用串联连接，柱式劈裂器柱头7均朝向采空区侧；

步骤五：以步骤四中选定的劈裂孔3为起点，按远离采煤工作面方向依次选定四个劈裂孔3，在劈裂孔3中安装三个柱式劈裂器6，同一劈裂孔3内的柱式劈裂器6之间采用串联连接，柱式劈裂器柱头7均朝向采空区侧，相邻劈裂孔3内的柱式劈裂器6之间并联；其它步骤与实施例1相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。