一种综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法与流程

本申请涉及煤矿开采，具体涉及一种综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法。

背景技术：

1、目前我国煤矿开采主要为井下开采，在采矿活动没有开始前，煤岩层处于原岩应力状态。当所开采的煤层顶板为坚硬岩层或者煤层顶煤厚度大且坚硬时，在工作面初采及工作面正常回采时，会出现煤层上方坚硬顶板在采空区上方悬顶不冒的现象，这时采空区内积聚了大量弹性能量和有害气体，不仅影响采空区附近煤体中巷道的稳定性，而且一旦冒落，受冲击波影响极易推倒支架，造成井下风流紊乱，有害气体涌出，甚至引起人员伤亡。

2、目前，对煤层坚硬顶板进行垮落的方式主要为深孔爆破，该方式主要是通过在钻孔内装入爆炸物(例如炸药)进行爆破，但该方式存在以下缺点：可控性差，易出现安全事故，安全隐患高，同时施工成本、经济费用高。

技术实现思路

1、为此，本申请提供一种综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法，以解决现有坚硬顶板垮落难、采用深孔爆破进行垮落的方式存在安全隐患以及经济费用高的问题。

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、一种综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、步骤一、施工前，对施工地点超前支护范围段顶板、巷帮支护情况以及安全隐患进行排查，并确保超前支架初撑力不小于24mpa；

5、步骤二、在工作面顺槽内、超前支护范围段外的顶板处通过钻机进行施工钻孔，且每组打设两个预裂孔；

6、步骤三、连接高压进液管路与高压水泵；在顺槽内、超前支架的前侧设置高压水泵，且将所述高压水泵与所述高压进液管路连接，所述高压进液管路还与第一高压胶管的一端连接，所述第一高压胶管的另一端分别接两个第二高压胶管的一端；所述第一高压胶管、第二高压胶管上分别设置有第一阀门、第二阀门；

7、步骤四、连接封孔器及推送钢管连接；在两个预裂孔内，分别准备两根封孔器，并在两根所述封孔器之间连接用于高压出水的第一连接钢管，封孔器的外端使用推送钢管连接至钻孔口；

8、步骤五、通过所述推送钢管将连接好的封孔器及第一连接钢管整体推入钻孔内部的指定位置，再将所述推送钢管的下端分别连接两个所述第二高压胶管的另一端，并进行水力压裂；

9、步骤六、钻孔水力压裂采用由上向下倒退式顺序逐段进行施工，每个钻孔压裂5段，每段水力压裂的间距为3m；在水力压裂期间，泵站压力为20mpa-30mpa，水力压裂操作时间一般为20-30分钟。

10、可选地，在步骤四中，所述推送钢管包括多根依次可拆卸连接的第二连接钢管，且所述第二连接钢管为1.0m/根。

11、可选地，在步骤六中，所述高压进液管路与所述第一高压胶管的连接处设置有第三阀门；

12、当上段钻孔压裂完毕后，关闭所述第二阀门，由人工登高作业逐根撤除3根第二连接钢管，关闭所述第三阀门，打开所述第一阀门，将管路中的水压降至0mpa后，下移封孔器3.0m，管路撤除完毕后，重新再进行封孔器及推送钢管的固定，并依次逐段对钻孔进行压裂施工。

13、可选地，所述推送钢管的下端通过钢管耳环固定在顶板处。

14、可选地，在步骤二中，所述钻机的型号为zdy4000l钻机，钻头的直径为75mm，钻杆的直径为50mm。

15、可选地，还包括便携式瓦斯传感器，所述瓦斯传感器设置在巷道上帮，且瓦斯传感器悬挂至距所述顶板的距离不大于300mm，距帮不小于200mm。

16、可选地，在步骤五中，首先将封孔器和第一连接钢管推送到位后，然后再使用链条配合手拉葫芦将推送钢管的最下端固定在顶板的可靠位置。

17、可选地，两个所述预裂孔之间的距离为2m；

18、所述封孔器的直径为65mm，长度为1m；

19、所述第一连接钢管的长度为1m，且第一连接钢管的外壁开设有多个出水孔，所述出水孔的直径为2.5mm；所述第二高压胶管的长度为20m。

20、可选地，所述第二高压胶管上设置有压力表。

21、相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

22、本申请基于对现有技术问题的进一步分析和研究，为确保工作面顺槽采空区的顶板及时垮落，本申请提供了一种综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法，通过在顺槽超前支护范围段内施工钻孔，采用水力压裂对坚硬顶板进行弱化处理，以达到压裂顶板的效果，保证工作面推进过程中上、下隅角采空区顶板顺利垮落；本申请采用水力压裂后，施工期间安全系数提高，杜绝了因深孔爆破产生的一系列不安全风险，不会大面积脱落；采用水力压裂后有效的减少了上、下隅角采空区悬顶面积，减少有害气体的积聚，杜绝了采空区顶板大面积垮落后造成的危害，确保现场施工安全；水力压裂相对深孔爆破施工成本低，降低了吨煤成本；减少了工作面上下端头顶板压力积聚影响，杜绝了两顺槽顶板受压力影响出现断锚杆、顶板掉落矸石伤人等危害。

技术特征：

1.一种综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法，其特征在于，在步骤四中，所述推送钢管包括多根依次可拆卸连接的第二连接钢管，且所述第二连接钢管为1.0m/根。

3.根据权利要求2所述的综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法，其特征在于，在步骤六中，所述高压进液管路与所述第一高压胶管的连接处设置有第三阀门；

4.根据权利要求1所述的综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法，其特征在于，所述推送钢管的下端通过钢管耳环固定在顶板处。

5.根据权利要求1所述的综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法，其特征在于，在步骤二中，所述钻机的型号为zdy4000l钻机，钻头的直径为75mm，钻杆的直径为50mm。

6.根据权利要求1或5所述的综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法，其特征在于，还包括便携式瓦斯传感器，所述瓦斯传感器设置在巷道上帮，且瓦斯传感器悬挂至距所述顶板的距离不大于300mm，距帮不小于200mm。

7.根据权利要求1所述的综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法，其特征在于，在步骤五中，首先将封孔器和第一连接钢管推送到位后，然后再使用链条配合手拉葫芦将推送钢管的最下端固定在顶板的可靠位置。

8.根据权利要求1所述的综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法，其特征在于，两个所述预裂孔之间的距离为2m；

9.根据权利要求1所述的综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法，其特征在于，所述第二高压胶管上设置有压力表。

技术总结本申请公开了一种综采工作面水力压裂顺槽顶板的施工方法，以解决现有坚硬顶板垮落难、采用深孔爆破进行垮落的方式存在安全隐患以及经济费用高的问题。本水力压裂施工方法通过在顺槽超前支护范围段内施工钻孔，采用水力压裂对坚硬顶板进行弱化处理，以达到压裂顶板的效果，保证工作面推进过程中上隅角采空区顶板顺利垮落；本申请采用水力压裂后，施工期间安全系数提高，杜绝了因深孔爆破产生的一系列不安全风险，不会大面积脱落；采用水力压裂后有效的减少了上、下隅角采空区悬顶面积，减少有害气体的积聚，杜绝了采空区顶板大面积垮落后造成的危害，确保现场施工安全；水力压裂相对深孔爆破施工成本低，降低了吨煤成本。技术研发人员：崔丽波,郭德洋,林强受保护的技术使用者：崔丽波技术研发日：技术公布日：2024/6/20