CN110273685A - 微波加热h式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法，属于煤矿开采领域。本发明将微波加热与煤矿开采相结合，在残采区遗留煤柱正上方的地面钻取“H式”钻井，当微波作用于岩体上，电磁场以波的形式给岩体以能量，能量又通过岩石的吸热而转换，使物体内部产生类似摩擦，温度升高，在岩体中产生内应力以及岩体中水分的蒸发、物质的分解和膨胀等共同作用下而导致岩体破裂。本发明充分利用微波加热的高效率、能量密度大、不需介质传热、穿透性强等特性，在地面钻取“H式”钻井，一井双用，双向作业，对上覆煤层厚硬顶板及残采区遗留煤柱进行预裂，不受空间限制，不影响下煤层采煤工作，操作方便、方法简单、无尘、无噪。

Description

微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法

技术领域

本发明涉及一种微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法，属于煤矿开采领域。

背景技术

所谓上行开采方法，即先采下伏煤层后采上覆煤层。当上覆煤层开采时，会经过层间厚硬顶板及下伏残采区遗留煤柱群，受到上下复合强矿压影响采煤工作。

复合强矿压主要来源于：（a）厚硬顶板：由于自然地质条件，许多矿区的上覆煤层存在厚度大、强度高、节理裂隙不发育、完整性好的厚硬顶板；（b）残采区遗留煤柱：新中国成立初期我国的采煤工艺相对落后，为保证围岩的稳定性、保障工作面的安全生产，会留设部分煤柱支撑上覆岩层；在现代高度机械化的开采过程中，受构造及其它开采条件的限制，部分煤柱的留设不可避免；采用柱式体系采煤法时，部分煤柱会留下不采。这就导致在煤层开采完毕后，残采区会有大量的遗留煤柱。

当开采受到厚硬顶板及下伏残采区遗留煤柱复合强矿压影响的上覆煤层时，会造成工作面矿压显现强烈，工作面片帮严重，巷道底鼓，采空区顶板垮落剧烈并伴有巨响，工作面支架压力增加明显，支架压死、巷道单体支柱破坏也时有发生，而且采场厚硬顶板的初次/周期来压步距也会增大，并积聚大量的能量，当采场厚硬顶板突然垮落时，积聚的能量就会瞬间释放出来，从而引发剧烈的冲击动力灾害，造成设备损坏，人员伤亡，严重危害矿井安全生产。

厚硬顶板及残采区遗留煤柱造成的复合强矿压的预测及防治工作较为困难，当前对于厚硬顶板及残采区遗留煤柱影响的上覆煤层工作面复合强矿压的控制方法有：a、被动控制法：（1）调整上覆煤层工作面的开采方向、布置方位，从而避开下伏残采区遗留煤柱的集中应力影响区，但工作面仍受厚硬顶板压力的影响，并未从根本上解决问题；（2）加强上覆煤层工作面的支护，但当工作面矿压显现强烈时，通过单纯加强支护的技术措施就很难保证安全生产，且支护成本高；（3）在受厚硬顶板及残采区遗留煤柱影响的上覆煤层工作面，也留设更大的煤柱，但造成了煤炭资源的极大浪费；b、主动控制法：（1）在厚硬顶板及残采区遗留煤柱中进行爆破，但施工工程量大，可控性差，尤其对于高瓦斯矿井容易引发瓦斯爆炸，存在安全隐患；（2）采用水压致裂厚硬顶板及残采区遗留煤柱，但消耗了大量的水资源，且致裂过程中高压压裂液中的化学试剂容易污染井下环境。由以上复合强矿压的控制方法可以看出，被动控制法效果不好，没有真正解决问题；主动控制法施工地点多在工作面或者巷道内，影响采煤工作，并且需要分别致裂厚硬顶板及残采区遗留煤柱，步骤繁琐。因此，需要寻找一种效率高、易控制、效果好的消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的方法来保障工作面的安全生产。

发明内容

本发明旨在提供一种充分利用微波加热的高效率、能量密度大、不需介质传热、穿透性强等特性，在地面钻取“H式”钻井，消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的方法。若煤层开采经过下伏残采区遗留煤柱群及层间厚硬顶板，且残采区遗留煤柱群内存在两个稳定的，间隔40米～200米遗留煤柱时，可以选用“H式”钻井，从地面进行双向作业，达到消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的目的。

本发明将微波加热与煤矿开采相结合，当微波（频率为300MHz～300GHz的电磁波）作用于岩体上，电磁场以波的形式给岩体以能量，能量又通过岩石的吸热而转换，使物体内部产生类似摩擦，温度升高，在岩体中产生内应力以及岩体中水分的蒸发、物质的分解和膨胀等共同作用下而导致岩体破裂。微波加热的特点为高效率、能量密度大、不需介质传热、穿透性强等。

本发明提供了一种微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法，包括以下步骤：

第一步：微波功率控制器通过导线分别与大功率微波发生器、温度监测器、数据采集仪连接；大功率微波发生器通过圆形波导、波导转换器、同轴波导与微波发射器连接；温度监测器通过耐高温导线与温度传感器连接；通过信号传输线将数据采集仪、信号放大器、检波探头相连接；通过水管将储水罐、高压泵、冷却器、大功率微波发生器连接形成完整回路，微波发生器冷却控制阀控制开关；并与地面供电系统相连接；

第二步：确定地面与上覆煤层厚硬顶板、下伏残采区遗留煤柱的位置及距离关系，在残采区遗留煤柱正上方的地面钻取“H式”钻井，“H式”钻井个数为L/d个，L为上覆煤层工作面长度，d为钻井间距；第一个“H式”钻井称为“H式”微波加热致裂钻井，第二个“H式”钻井称为“H式”检波钻井；

第三步，在“H式”钻井左、右两个垂直段上方的地面，分别准备两套第一步连接的微波加热装置，两套装置在“H式”钻井左右两侧施工步骤相同，故只做一侧说明；

第四步：将同轴波导、微波发射器，布置在第二步钻取的“H式”微波加热致裂钻井垂直段最深处的残采区遗留煤柱内，耐高温导线、温度传感器穿过“H式”微波加热致裂钻井垂直段布置在微波发射器上方，同时将信号传输线、检波探头布置在第二步钻取的“H式”检波钻井垂直段的最深处；

第五步：启动大功率微波发生器，微波能量通过圆形波导、波导转换器、同轴波导输送至微波发射器，最终通过微波发射器辐射出的微波作用在残采区遗留煤柱；同时通过温度监测器查看温度传感器对“H式”微波加热致裂钻井垂直段附近残采区遗留煤柱的监测，检波探头接收到微波发射器发出的信号，通过信号放大器、信号传输线传到数据采集仪，并分析接收到的反射波形延迟时间频谱情况，对此处的“H式”微波加热致裂钻井垂直段附近残采区遗留煤柱的致裂效果进行分析，操作微波功率控制器从而调整微波频率及加热功率、微波加热温度，直至“H式”微波加热致裂钻井垂直段内的残采区遗留煤柱实现致裂，关闭大功率微波发生器；

第六步：将同轴波导、微波发射器以及耐高温导线、温度传感器从“H式”微波加热致裂钻井垂直段经导向轮布置在“H式”微波加热致裂钻井水平段的中间位置，并同步移动信号传输线、检波探头到“H式”检波钻井水平段的中间位置，重复第五步，直至此处的“H式”微波加热致裂钻井水平段附近的厚硬顶板实现致裂；

第七步：移动同轴波导、微波发射器以及耐高温导线、温度传感器在“H式”微波加热致裂钻井水平段的位置，并同步移动信号传输线、检波探头在“H式”检波钻井水平段的位置，重复第五步，直至微波加热致裂钻井水平段附近的全部厚硬顶板实现致裂；

第八步：回收同轴波导、微波发射器，耐高温导线、温度传感器，信号传输线、检波探头，然后打开微波发生器冷却控制阀，储水罐的水经过高压泵、冷却器、大功率微波发生器回到储水罐，对大功率微波发生器进行冷却降温后，关闭微波发生器冷却控制阀，最后封堵“H式”微波加热致裂钻井；

第九步：将“H式”检波钻井作为下一个“H式”微波加热致裂钻井，相邻的未预裂“H式”钻井作为下一个“H式”检波钻井，重复第三步至第八步，直至第二步钻取的所有“H式”钻井附近的厚硬顶板和残采区遗留煤柱全部致裂完成。

上述方法中，“H式”钻井分为“H式”钻井左垂直段，“H式”钻井水平段和“H式”钻井右垂直段三部分，“H式”钻井左右两个垂直段穿过上覆煤层厚硬顶板及上覆煤层到达下伏残采区遗留煤柱内，“H式”钻井水平段在上覆煤层厚硬顶板内与工作面推进方向平行，并且在左右两个垂直段和水平段的交汇处都安装有导向轮。

上述第二步中，“H式”钻井的间距d为6～10米；“H式”钻井的直径为do为155mm～335mm。

上述第二步中，“H式”钻井的左右垂直段与地面的夹角a范围在75º～90º。

上述第二步中，“H式”钻井水平段位于厚硬顶板与上覆岩层的交汇处。

上述第三步中，温度传感器在微波发射器上方0.5～2m。

上述第五步中，微波频率为815MHz~1015MHz，微波加热功率为45kW～200kW。

上述第五步中，微波加热温度为200℃～800℃。

上述第七步中，同轴波导、微波发射器以及耐高温导线、温度传感器在微波加热致裂钻井水平段的位置每隔6～10米移动一次。

本发明提供了一种用于上述方法的微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的装置，包括：大功率微波发生器，微波功率控制器，圆形波导，波导转换器，同轴波导，微波发射器，温度监测器，耐高温导线，温度传感器，数据采集仪，信号放大器，信号传输线，检波探头，储水罐，高压泵，冷却器，微波发生器冷却控制阀；

大功率微波发生器通过圆形波导、波导转换器、同轴波导与微波发射器连接；大功率微波发生器将微波能量通过圆形波导、波导转换器、同轴波导输送到微波发射器，通过微波发射器对煤/岩体进行致裂；

温度监测器通过耐高温导线与温度传感器连接；温度传感器对附近煤/岩体的温度进行监测，并通过耐高温导线将温度数据传输到温度监测器；

数据采集仪、信号放大器、检波探头通过信号传输线相连接；检波探头接收穿过煤/岩体的微波信号，并通过信号传输线将波形数据传输到信号放大器，信号放大器将波形数据进行放大处理后，最终传输到数据采集仪，数据采集仪将得到的波形数据进行分析，判断煤/岩体的致裂效果；

微波功率控制器通过导线分别与大功率微波发生器、温度监测器、数据采集仪连接；微波功率控制器通过导线接收温度监测器和数据采集仪所得到的温度数据及波形数据，进而对大功率微波发生器进行调整；

储水罐、高压泵、冷却器、大功率微波发生器通过水管连接形成完整回路，微波发生器冷却控制阀控制开关；高压泵将储水罐的水通过水管再经冷却器冷却后，输送到大功率微波发生器，对大功率微波发生器进行降温，避免大功率微波发生器过热而无法使用。

本发明的有益效果：

（1）本发明不仅效率高、易控制、效果好、灵活性强、无尘、无噪，可以避免前述方法的劣势和不足；

（2）本发明充分利用微波加热的高效率、能量密度大、不需介质传热、穿透性强等特性，在地面钻取“H式”钻井，一井双用，双向作业，对上覆煤层厚硬顶板及残采区遗留煤柱进行预裂，不受空间限制，不影响下煤层采煤工作，操作方便、方法简单、无尘、无噪。

（3）微波加热地面“H式”消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的方法效率高、易控制、效果好、灵活性强，降低了厚硬顶板及遗留煤柱的完整性，达到消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的目的；

（4）与现有消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的方法相比，是一种“粗放式”向“精细式”的转变，实现了煤矿绿色开采，安全生产。

附图说明

图1为微波加热地面“H式”消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的装置示意图；

图2为微波加热地面“H式”消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的“H式”微波加热致裂钻井工作状态切面示意图；

图3为微波加热地面“H式”消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的“H式”检波钻井工作状态切面示意图；

图4微波加热地面“H式”消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的“H式”钻井布置立体示意图。

图中：1—大功率微波发生器；2—微波功率控制器；3—圆形波导； 4—波导转换器；5—同轴波导；6—微波发射器；7—温度监测器；8—耐高温导线；9—温度传感器；10—数据采集仪；11—信号放大器；12—信号传输线；13—检波探头；14—储水罐；15—高压泵；16—冷却器；17—水管；18—导线；19—导向轮；20—“H式”微波加热致裂钻井；201—“H式”微波加热致裂钻井垂直段；202—“H式”微波加热致裂钻井水平段；21—“H式”检波钻井；211—“H式”检波钻井垂直段；212—“H式”检波钻井水平段；22—上覆煤层；23—残采区遗留煤柱；24—上覆煤层厚硬顶板；25—地面；26—“H式”钻井；26a—“H式”钻井左垂直段；26b—“H式”钻井右垂直段；26c—“H式”钻井水平段；d—钻井间距；do—钻井直径；L—上覆煤层工作面长度；T1—微波发生器冷却控制阀。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，一种微波加热U式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的装置，包括：大功率微波发生器，微波功率控制器，圆形波导，波导转换器，同轴波导，微波发射器，温度监测器，耐高温导线，温度传感器，数据采集仪，信号放大器，信号传输线，检波探头，储水罐，高压泵，冷却器，微波发生器冷却控制阀；

大功率微波发生器1通过圆形波导3、波导转换器4、同轴波导5与微波发射器6连接；大功率微波发生器1将微波能量通过圆形波导3，波导转换器4，同轴波导5输送到微波发射器6，微波发射器6负责对煤/岩体进行致裂。

温度监测器7通过耐高温导线8与温度传感器9连接；温度传感器9负责对附近煤/岩体的温度进行监测，并通过耐高温导线8将温度数据传输到温度监测器7。

通过信号传输线12将数据采集仪10、信号放大器11、检波探头13相连接；检波探头13负责接收穿过煤/岩体的微波信号，并通过信号传输线12将波形数据传输到信号放大器11，信号放大器11将波形数据进行放大处理后，最终传输到数据采集仪10，数据采集仪10将得到的波形数据进行分析，判断煤/岩体的致裂效果。

微波功率控制器2通过导线18分别与大功率微波发生器1、温度监测器7、数据采集仪10连接；微波功率控制器2通过导线18接收温度监测器7和数据采集仪10所得到的温度数据及波形数据，进而对大功率微波发生器1进行调整。

通过水管17将储水罐14、高压泵15、冷却器16、大功率微波发生器1连接形成完整回路，微波发生器冷却控制阀T₁控制开关；高压泵将储水罐的水通过水管再经冷却器冷却后，输送到大功率微波发生器，对大功率微波发生器进行降温，避免大功率微波发生器过热，而无法使用。

如图2~4所示，上覆煤层22开采时，会受到下伏残采区遗留煤柱23及上覆煤层厚硬顶板24复合强矿压的影响，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

一种微波加热地面“H式”消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的方法，具体包括以下步骤：

第一步：微波功率控制器2通过导线18分别与大功率微波发生器1，温度监测器7，数据采集仪连接10；大功率微波发生器1通过圆形波导3—波导转换器4—同轴波导5与微波发射器6连接；温度监测器7通过耐高温导线8与温度传感器9连接；通过信号传输线12将数据采集仪10—信号放大器11—检波探头13相连接；通过水管17将储水罐14—高压泵15—冷却器16—大功率微波发生器1连接形成完整回路，微波发生器冷却控制阀控制开关；并与地面供电系统相连接；

第二步：确定地面25与上覆煤层厚硬顶板24，下伏残采区遗留煤柱23的位置及距离关系，在残采区遗留煤柱23正上方的地面25钻取“H式”钻井26，“H式”钻井26个数为L/d个（L为下伏煤层工作面长度，d为钻井间距），“H式”钻井26的间距d为8米；“H式”钻井26的直径为do为285mm，“H式”钻井26分为“H式”钻井左垂直段26a，“H式”钻井水平段26c和“H式”钻井右垂直段26b三部分，“H式”钻井左垂直段26a和“H式”钻井右垂直段26b与地面的夹角a为90º，“H式”钻井左垂直段26a和“H式”钻井右垂直段26b穿过上覆煤层厚硬顶板24及上覆煤层22到达下伏残采区遗留煤柱23内，“H式”钻井水平段26b位于上覆煤层厚硬顶板24与上覆岩层的交汇处，与上覆煤层22工作面推进方向平行，并且在“H式”钻井左垂直段26a和“H式”钻井右垂直段26b与“H式”钻井水平段26c的交汇处安装都有导向轮19，第一个“H式”钻井26称为“H式”微波加热致裂钻井20，第二个“H式”钻井26称为“H式”检波钻井21；分别准备两套第一步连接的微波加热地面“H式”消减厚硬顶板及残采区遗留煤柱复合强矿压的装置，两套装置在“H式”钻井左右两侧施工步骤相同，故只做一侧说明；

第三步：将同轴波导5、微波发射器6，布置在第二步钻取的“H式”微波加热致裂钻井垂直段201最深处的残采区遗留煤柱23内，耐高温导线8、温度传感器9穿过“H式”微波加热致裂钻井垂直段201布置在微波发射器6上方1米，同时将信号传输线12、检波探头13布置在第二步钻取的“H式”检波钻井垂直段211的最深处；

第四步：启动大功率微波发生器1，微波能量通过圆形波导3—波导转换器4—同轴波导5输送至微波发射器6，最终通过微波发射器6辐射出的微波（频率为915MHz）作用在残采区遗留煤柱23；同时通过温度监测器7查看温度传感器9对“H式”微波加热致裂钻井垂直段201附近遗留煤柱的监测，检波探头13接收到微波发射器6发出的信号，通过信号放大器11—信号传输线12传到数据采集仪10，并分析接收到的反射波形延迟时间频谱情况，对此处的“H式”微波加热致裂钻井垂直段201附近遗留煤柱的致裂效果进行分析，操作微波功率控制器2从而调整915MHz（±100MHz）及加热功率（80kW～150kW），微波加热温度（400℃～700℃），直至“H式”微波加热致裂钻井垂直段201的残采区遗留煤柱23实现致裂，关闭大功率微波发生器1；

第五步：将同轴波导5、微波发射器6以及耐高温导线8、温度传感器9从“H式”微波加热致裂钻井垂直段201经导向轮19布置在“H式”微波加热致裂钻井水平段202的中间位置，并同步移动信号传输线12、检波探头13到“H式”检波钻井水平段202的中间位置，重复第四步，直至此处的“H式”微波加热致裂钻井水平段202附近的厚硬顶板实现致裂；

第六步：将同轴波导5、微波发射器6以及耐高温导线8、温度传感器9在“H式”微波加热致裂钻井水平段202向后移动6米，并同步移动信号传输线12、检波探头13在“H式”检波钻井水平段212的位置，重复第四步，直至“H式”微波加热致裂钻井水平段202附近的全部厚硬顶板实现致裂；

第七步：回收同轴波导5、微波发射器6，耐高温导线8、温度传感器9，信号传输线12、检波探头13，然后打开微波发生器冷却控制阀，储水罐14的水经过高压泵15—冷却器16—大功率微波发生器1回到储水罐14，对大功率微波发生器1进行冷却降温后，关闭微波发生器冷却控制阀，最后封堵“H式”微波加热致裂钻井20；

第八步：将“H式”检波钻井21作为下一个“H式”微波加热致裂钻井20，相邻的未预裂“H式”钻井作为下一个“H式”检波钻井21，重复第三步至第七步，直至第二步钻取的所有“H式”钻井26附近的厚硬顶板24和残采区遗留煤柱23全部致裂完成；

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，凡在本发明的技术实质和原理之内，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。

Claims (10)

1.一种微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法，其特征在于：用于：煤层开采经过下伏残采区遗留煤柱群及层间厚硬顶板，且残采区遗留煤柱群内存在两个稳定的、间隔40米～200米遗留煤柱时的情况；包括以下步骤：

第一步：微波功率控制器通过导线分别与大功率微波发生器、温度监测器、数据采集仪连接；大功率微波发生器通过圆形波导、波导转换器、同轴波导与微波发射器连接；温度监测器通过耐高温导线与温度传感器连接；通过信号传输线将数据采集仪、信号放大器、检波探头相连接；通过水管将储水罐、高压泵、冷却器、大功率微波发生器连接形成完整回路，微波发生器冷却控制阀控制开关；并与地面供电系统相连接；

第二步：确定地面与上覆煤层厚硬顶板、下伏残采区遗留煤柱的位置及距离关系，在残采区遗留煤柱正上方的地面钻取“H式”钻井，“H式”钻井个数为L/d个，L为上覆煤层工作面长度，d为钻井间距；第一个“H式”钻井称为“H式”微波加热致裂钻井，第二个“H式”钻井称为“H式”检波钻井；

第三步，在“H式”钻井左、右两个垂直段上方的地面，分别准备两套第一步连接的微波加热装置，两套装置在“H式”钻井左右两侧施工步骤相同，故只做一侧说明；

第四步：将同轴波导、微波发射器，布置在第二步钻取的“H式”微波加热致裂钻井垂直段最深处的残采区遗留煤柱内，耐高温导线、温度传感器穿过“H式”微波加热致裂钻井垂直段布置在微波发射器上方，同时将信号传输线、检波探头布置在第二步钻取的“H式”检波钻井垂直段的最深处；

第五步：启动大功率微波发生器，微波能量通过圆形波导、波导转换器、同轴波导输送至微波发射器，最终通过微波发射器辐射出的微波作用在残采区遗留煤柱；同时通过温度监测器查看温度传感器对“H式”微波加热致裂钻井垂直段附近残采区遗留煤柱的监测，检波探头接收到微波发射器发出的信号，通过信号放大器、信号传输线传到数据采集仪，并分析接收到的反射波形延迟时间频谱情况，对此处的“H式”微波加热致裂钻井垂直段附近残采区遗留煤柱的致裂效果进行分析，操作微波功率控制器从而调整微波频率及加热功率、微波加热温度，直至“H式”微波加热致裂钻井垂直段内的残采区遗留煤柱实现致裂，关闭大功率微波发生器；

第六步：将同轴波导、微波发射器以及耐高温导线、温度传感器从“H式”微波加热致裂钻井垂直段经导向轮布置在“H式”微波加热致裂钻井水平段的中间位置，并同步移动信号传输线、检波探头到“H式”检波钻井水平段的中间位置，重复第五步，直至此处的“H式”微波加热致裂钻井水平段附近的厚硬顶板实现致裂；

第七步：移动同轴波导、微波发射器以及耐高温导线、温度传感器在“H式”微波加热致裂钻井水平段的位置，并同步移动信号传输线、检波探头在“H式”检波钻井水平段的位置，重复第五步，直至微波加热致裂钻井水平段附近的全部厚硬顶板实现致裂；

第八步：回收同轴波导、微波发射器，耐高温导线、温度传感器，信号传输线、检波探头，然后打开微波发生器冷却控制阀，储水罐的水经过高压泵、冷却器、大功率微波发生器回到储水罐，对大功率微波发生器进行冷却降温后，关闭微波发生器冷却控制阀，最后封堵“H式”微波加热致裂钻井；

第九步：将“H式”检波钻井作为下一个“H式”微波加热致裂钻井，相邻的未预裂“H式”钻井作为下一个“H式”检波钻井，重复第三步至第八步，直至第二步钻取的所有“H式”钻井附近的厚硬顶板和残采区遗留煤柱全部致裂完成。

2.根据权利要求1所述的微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法，其特征在于：“H式”钻井分为“H式”钻井左垂直段，“H式”钻井水平段和“H式”钻井右垂直段三部分，“H式”钻井左右两个垂直段穿过上覆煤层厚硬顶板及上覆煤层到达下伏残采区遗留煤柱内，“H式”钻井水平段在上覆煤层厚硬顶板内与工作面推进方向平行，并且在左右两个垂直段和水平段的交汇处都安装有导向轮。

3.根据权利要求1所述的微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法，其特征在于：第二步中，“H式”钻井的间距d为6～10米；“H式”钻井的直径为do为155mm～335mm。

4.根据权利要求1所述的微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法，其特征在于：第二步中，“H式”钻井的左右垂直段与地面的夹角a范围在75º～90º。

5.根据权利要求1所述的微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法，其特征在于：第二步中，“H式”钻井水平段位于厚硬顶板与上覆岩层的交汇处。

6.根据权利要求1所述的微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法，其特征在于：第三步中，温度传感器在微波发射器上方0.5～2m。

7.根据权利要求1所述的微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法，其特征在于：第五步中，微波频率为815MHz~1015MHz，微波加热功率为45kW～200kW。

8.根据权利要求1所述的微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法，其特征在于：第五步中，微波加热温度为200℃～800℃。

9.根据权利要求1所述的微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的方法，其特征在于：第七步中，同轴波导、微波发射器以及耐高温导线、温度传感器在微波加热致裂钻井水平段的位置每隔6～10米移动一次。

10.一种用于权利要求1~9任一项所述方法的微波加热H式消减厚硬顶板及遗留煤柱复合强矿压的装置，包括：大功率微波发生器，微波功率控制器，圆形波导，波导转换器，同轴波导，微波发射器，温度监测器，耐高温导线，温度传感器，数据采集仪，信号放大器，信号传输线，检波探头，储水罐，高压泵，冷却器，微波发生器冷却控制阀；

大功率微波发生器通过圆形波导、波导转换器、同轴波导与微波发射器连接；大功率微波发生器将微波能量通过圆形波导、波导转换器、同轴波导输送到微波发射器，通过微波发射器对煤/岩体进行致裂；

温度监测器通过耐高温导线与温度传感器连接；温度传感器对附近煤/岩体的温度进行监测，并通过耐高温导线将温度数据传输到温度监测器；

数据采集仪、信号放大器、检波探头通过信号传输线相连接；检波探头接收穿过煤/岩体的微波信号，并通过信号传输线将波形数据传输到信号放大器，信号放大器将波形数据进行放大处理后，最终传输到数据采集仪，数据采集仪将得到的波形数据进行分析，判断煤/岩体的致裂效果；

微波功率控制器通过导线分别与大功率微波发生器、温度监测器、数据采集仪连接；微波功率控制器通过导线接收温度监测器和数据采集仪所得到的温度数据及波形数据，进而对大功率微波发生器进行调整；

储水罐、高压泵、冷却器、大功率微波发生器通过水管连接形成完整回路，微波发生器冷却控制阀控制开关；高压泵将储水罐的水通过水管再经冷却器冷却后，输送到大功率微波发生器，对大功率微波发生器进行降温，避免大功率微波发生器过热而无法使用。