CN116717254B - 一种放顶煤开采方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种放顶煤开采方法，包括步骤：对巷道顶板定向切缝，形成缝隙；向预采煤层定向打孔，形成压裂孔；在所述压裂孔进行水力分段压裂，形成压裂区，压裂区是以压裂孔为中心，压裂孔距缝隙距离为半径的压裂裂缝分布范围。该方法避免了压裂对巷道顶板的影响，提升了压裂效果，便于对压裂范围控制，增加了顶煤放出率。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，具体而言，涉及一种放顶煤开采方法。
背景技术
放顶煤开采是一种常用的厚及特厚煤层开采方法。通过采煤机回采下部煤层、上部煤层垮落放煤的方式，可实现对较厚煤层的机械化开采，大大提高了机械化采煤的适用煤层条件。然而，顶煤(即上部煤层)的放出率提高，尤其工作面两端头的顶煤放出，是该技术进一步突破的核心，直接关系着放顶煤技术的生产效率。由于顶煤(即上部煤层)需依靠自重、顶板断裂实现冒落，因此传统放顶煤开采条件下，极易在工作面两端头形成煤层悬顶，即在下部煤层回采后，顶煤无法垮落，大大制约了放顶煤技术的生产效率。
目前部分煤矿在生产中探索顶煤放出率提高方法，有些采用顶板爆破方式、有些采用顶煤打孔注水方式等，这些手段可促进局部区域的顶煤冒落，但同样存在以下缺点：(1)均为局部治理手段，作用范围小、作业量大；(2)效果不稳定，对顶板扰动小则效果差，对顶板扰动大又会影响巷道顶板稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种放顶煤开采方法，以解决如何提升压裂效果和增加放出率的技术问题。
本发明提供的放顶煤开采方法，包括以下步骤：
对巷道顶板定向切缝，形成缝隙；
向预采煤层定向打孔，形成压裂孔；
在所述压裂孔进行水力分段压裂，形成压裂区，所述压裂区是以所述压裂孔为中心，所述压裂孔距所述缝隙距离为半径的压裂裂缝分布范围。
可选地，所述对巷道顶板定向切缝，形成缝隙之前，所述方法还包括步骤：
预先设定切缝位置和切缝角度；其中，所述切缝角度包括倾向回采侧，背离回采侧和竖直方向；所述切缝位置包括靠近巷道顶角和远离巷道顶角。
可选地，所述缝隙为两条，且分别位于所述预采煤层两侧。
可选地，所述定向切缝包括双向聚能爆破、定向水力割缝和机械切割中的至少一种。
可选地，所述压裂孔的长度为500-1000m。
可选地，所述向预采煤层定向打孔，形成压裂孔，包括：
采用千米钻机进行定向打孔。
可选地，所述压裂孔位于所述巷道顶板与所述预采煤层顶板中间区域。
可选地，所述在所述压裂孔进行水力分段压裂，形成压裂区，包括：确定压裂压强。
可选地，所述在所述压裂孔进行水力分段压裂，形成压裂区，还包括：每隔30-50m进行一段压裂。
可选地，所述在所述压裂孔进行水力分段压裂，形成压裂区之后，所述方法还包括步骤：对所述压裂区的下部煤层进行回采。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明实施例提供的放顶煤开采方法，在进行定向打孔之前，先在巷道内对巷道顶板定向切缝，使顶板煤层与预采煤层分隔开，限定了后续压裂裂缝形成范围，避免了压裂对巷道顶板的影响，提升了压裂效果；此外，在压裂孔进行水力分段压裂，形成以压裂孔为中心，压裂孔距缝隙距离为半径的压裂区，便于对压裂范围控制；此外，压裂区煤层垮落增加顶煤放出率。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的放顶煤开采的示意性流程图；
图2为煤矿切顶前的煤矿工作面的正视图；
图3为现有技术煤矿工作面回采后顶板煤层垮落形成的煤矿工作面的正视图；
图4为本发明实施例提供的煤矿顶板定向切缝后的煤矿工作面的正视图；
图5为本发明实施例提供的煤矿顶板定向打孔后的煤矿工作面的正视图；
图6为本发明实施例提供的煤矿顶板定向打孔后的煤矿工作面的俯视图；
图7为本发明实施例提供的煤矿顶板水力压裂形成压裂区的煤矿工作面的正视图；
图8为本发明实施例提供的煤矿工作面回采后顶板煤层垮落形成的煤矿工作面的正视图。
附图标记说明：
100-巷道；
200-煤层；
300-顶板；310-顶板煤层；320-预采煤层；330-巷道顶板；340-煤层顶板；350-缝隙；360-压裂孔；370-裂隙；380-巷道顶角。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
图2示意煤矿切顶前的煤矿工作面构造，包括巷道100，煤层200和顶板300。
图3示意现有技术煤矿工作面回采后顶板煤层垮落形成的煤矿工作面，其中存在大量顶煤未垮落。
本发明实施例提供一种放顶煤开采方法，如图1所示，包括以下步骤：
S110，如图4所示，对巷道顶板330定向切缝，形成缝隙350。
需要说明的是，步骤S110在工作面两顺槽掘进完成、工作面回采之前进行。
S120，如图5和图6所示，向预采煤层320定向打孔，形成压裂孔360。
S130，如图7所示，在压裂孔360进行水力分段压裂，形成压裂区，压裂区是以压裂孔360为中心，压裂孔360距缝隙350距离为半径的压裂裂缝370分布范围。
需要说明的是，步骤S130中压裂孔360包括直线段和曲线段，其中曲线段为压裂孔360爬坡段，后续对曲线段可以不进行水力压裂；若对曲线段进行水力压裂，曲线段取得的压裂效果与未进行水力压裂取得的压裂效果相差不大，且会增加作业量。
本发明实施例提供的放顶煤开采方法，在进行定向打孔之前，先在巷道100内对巷道顶板330定向切缝，使顶板煤层310与预采煤层320分隔开，限定了后续压裂裂缝370形成范围，切断顶板煤层310与预采煤层320之间的力学传递路径，避免了压裂对巷道顶板330的影响，提升了压裂效果；此外，在压裂孔370进行水力分段压裂，形成以压裂孔370为中心，压裂孔370距缝隙350距离为半径的压裂区，便于对压裂范围控制；此外，压裂区煤层垮落增加顶煤放出率。
本发明实施例中，在步骤S110之前，还包括步骤：预先设定切缝位置和切缝角度。其中，切缝角度包括倾向回采侧，背离回采侧和竖直方向；切缝位置包括靠近巷道顶角380和远离巷道顶角380。
需要说明的是，根据围岩条件和煤质条件确定合适的切缝位置和切缝角度，进一步提升放顶煤开采时顶煤放出率。
本发明实施例中，步骤S110中缝隙350为两条，且分别位于预采煤层320两侧；如此设置，可使后续压裂区位于两顶板煤层310之间，压裂效果更佳。
作为一种实施方式，定向切缝包括双向聚能爆破、定向水力割缝和机械切割中的至少一种。如此，针对不同的围岩条件和煤质条件，确定合适的定向切缝方法，上述方法可结合使用，实现顶板煤层310定向切缝。
本发明实施例中，压裂孔360的长度范围设置为500-1000m，以获得较大单孔压裂服务范围，减少钻孔次数，提升作业效率。
本发明实施例中，步骤S120中，采用千米钻机进行定向打孔；如此，保证钻孔长度达到上述压裂孔360长度。
本发明实施例中，压裂孔360位于巷道顶板330与预采煤层顶板340中间区域。如此，保证巷道顶板330与预采煤层顶板340之间煤层以压裂孔360为中心产生均匀分布的压裂裂缝370，进一步提升压裂效果，提高顶煤放出率。
本发明实施例中，在步骤S130中包括子步骤：确定压裂压强。需要说明的是，根据根据围岩条件和煤质条件确定压裂压强，保证压裂效果及安全性。
本发明实施例中，在步骤S130中还包括子步骤：每隔30-50m进行一段压裂；如此，保证沿压裂孔360方向顶板煤层310均匀压裂，提升压裂效果。
本发明实施例中，在步骤S130之后，还包括步骤：如图8所示，对压裂区的下部煤层进行回采。如此，可以保证压裂区煤层顺利、及时垮落，提升顶煤放出率。
需要说明的是，若预采煤层中部悬顶难以垮落，则可在悬顶区域，进行上述钻孔压裂，促使煤层垮落，增加顶煤放出率。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种放顶煤开采方法，其特征在于，包括以下步骤：
对巷道顶板(330)定向切缝，形成缝隙(350)；
向预采煤层(320)定向打孔，形成压裂孔(360)；
在所述压裂孔(360)进行水力分段压裂，形成压裂区，所述压裂区是以所述压裂孔(360)为中心，所述压裂孔(360)距所述缝隙(350)距离为半径的压裂裂缝(370)分布范围；
其中，所述缝隙(350)为两条，且分别位于所述预采煤层(320)两侧。
2.根据权利要求1所述的放顶煤开采方法，其特征在于，所述对巷道顶板(330)定向切缝，形成缝隙(350)之前，所述方法还包括步骤：
预先设定切缝位置和切缝角度；其中，所述切缝角度包括倾向回采侧，背离回采侧和竖直方向；所述切缝位置包括靠近巷道顶角(380)和远离巷道顶角(380)。
3.根据权利要求1所述放顶煤开采方法，其特征在于，所述定向切缝包括双向聚能爆破、定向水力割缝和机械切割中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的放顶煤开采方法，其特征在于，所述压裂孔(360)的长度为500-1000m。
5.根据权利要求4所述放顶煤开采方法，其特征在于，所述向预采煤层(320)定向打孔，形成压裂孔(360)，包括：
采用千米钻机进行定向打孔。
6.根据权利要求1所述的放顶煤开采方法，其特征在于，所述压裂孔(360)位于所述巷道顶板(330)与所述预采煤层顶板(340)中间区域。
7.根据权利要求1所述的放顶煤开采方法，其特征在于，所述在所述压裂孔(360)进行水力分段压裂，形成压裂区，包括：确定压裂压强。
8.根据权利要求7所述的放顶煤开采方法，其特征在于，所述在所述压裂孔(360)进行水力分段压裂，形成压裂区，还包括：每隔30-50m进行一段压裂。
9.根据权利要求1所述的放顶煤开采方法，其特征在于，所述在所述压裂孔(360)进行水力分段压裂，形成压裂区之后，所述方法还包括步骤：对所述压裂区的下部煤层进行回采。
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117684980A (zh) * | 2024-02-04 | 2024-03-12 | 华能煤炭技术研究有限公司 | 煤矿覆岩平衡开采方法 |
| CN117738688A (zh) * | 2024-02-20 | 2024-03-22 | 华能煤炭技术研究有限公司 | 一种煤矿巷道快速掘进方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104389631A (zh) * | 2014-09-17 | 2015-03-04 | 中国矿业大学 | 一种低透气性煤层割缝与压裂协同网络化增透方法 |
| CN105804753A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-07-27 | 辽宁工程技术大学 | 一种基于二氧化碳爆破的弱化坚硬煤层放顶煤的方法 |
| RU2659292C1 (ru) * | 2017-03-06 | 2018-06-29 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук (ФИЦ УУХ СО РАН) | Способ эффективного управления труднообрушаемой кровлей в механизированных забоях |
| CN208267833U (zh) * | 2018-03-13 | 2018-12-21 | 中国矿业大学(北京) | 一种顶煤预制裂隙定向水力压裂装置 |
| CN109667569A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-04-23 | 中国矿业大学 | 放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法 |
| CN110029997A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-19 | 湖南科技大学 | 一种基于微波水热效应的预裂放顶煤方法 |
| CN111828006A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-10-27 | 重庆大学 | 一种间隔式机械切割坚硬顶板的小煤柱卸压方法 |
| CN112160792A (zh) * | 2020-08-31 | 2021-01-01 | 太原理工大学 | 一种井下坚硬顶板的分段水力压裂工作方法 |
| CN112901166A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-04 | 中国矿业大学 | 一种厚煤层水力压裂切顶沿空留巷方法 |
| CN113982583A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-28 | 陕西旬邑青岗坪矿业有限公司 | 基于水力压裂的特厚煤层高位夹矸层的网络化预裂技术 |
-
2023
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104389631A (zh) * | 2014-09-17 | 2015-03-04 | 中国矿业大学 | 一种低透气性煤层割缝与压裂协同网络化增透方法 |
| CN105804753A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-07-27 | 辽宁工程技术大学 | 一种基于二氧化碳爆破的弱化坚硬煤层放顶煤的方法 |
| RU2659292C1 (ru) * | 2017-03-06 | 2018-06-29 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук (ФИЦ УУХ СО РАН) | Способ эффективного управления труднообрушаемой кровлей в механизированных забоях |
| CN208267833U (zh) * | 2018-03-13 | 2018-12-21 | 中国矿业大学(北京) | 一种顶煤预制裂隙定向水力压裂装置 |
| CN109667569A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-04-23 | 中国矿业大学 | 放顶煤工作面顶煤冒放性增强方法 |
| CN110029997A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-19 | 湖南科技大学 | 一种基于微波水热效应的预裂放顶煤方法 |
| CN111828006A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-10-27 | 重庆大学 | 一种间隔式机械切割坚硬顶板的小煤柱卸压方法 |
| CN112160792A (zh) * | 2020-08-31 | 2021-01-01 | 太原理工大学 | 一种井下坚硬顶板的分段水力压裂工作方法 |
| CN112901166A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-04 | 中国矿业大学 | 一种厚煤层水力压裂切顶沿空留巷方法 |
| CN113982583A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-28 | 陕西旬邑青岗坪矿业有限公司 | 基于水力压裂的特厚煤层高位夹矸层的网络化预裂技术 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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