【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矿井下开采领域，具体涉及一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法。
技术介绍
1、在煤矿井下开采
中，沿空留巷技术一直是重要的绿色高效开采发展方向。切顶卸压技术是实现沿空留巷的关键，也是目前矿井沿空留巷技术发展的趋势。不同于普通的回采巷道，切顶卸压沿空巷道主要依靠巷旁切缝切断顶板实现沿空留巷。目前大多数矿井采用的切缝方式为水压致裂切缝和爆破预裂切缝，这两种方式虽然能在一定程度上减小矿压，但切缝工序工艺复杂，对巷道围岩扰动大，围岩破碎，巷道变形严重。因此，在现有的煤矿沿空留巷
，亟待一种能够改进现有切顶卸压技术的沿空留巷切缝方法，弥补目前切缝方法的不足。
技术实现思路
1、针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其从切缝方式、致裂孔参数等方面优化升级，简化切缝工艺流程，避免动力扰动，最大化地达到切缝效果。所述切缝方法主要使用可控静态致裂代替原有预裂爆破或水压致裂切缝工艺,该方法具有致裂切缝范围可控、作业区域可控的特点，且施工工艺简单，作业速度快、施工成本低、切缝效率高、安全性好、适应性强。同时，该方法作业过程无动力扰动，能够最大限度地保持锚固区围岩的完整性，从而提高巷道围岩稳定性和支护结构的可靠性。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，包括以下步骤：
4、步骤一：获取切缝岩层的普氏系数f，在所需切缝位置依据切缝线施工致裂
5、步骤二：获取所需切缝岩层的作业环境温度，根据所获取的温度确定静态破碎剂成分配比，静态破碎剂水剂比0.3～0.5，同时标定该温度及水剂比下静态破碎剂的初凝时间和终凝时间；
6、步骤三：在全部切缝致裂孔中安装矿用囊袋式封孔器，封孔长度不低于2m，致裂孔口预留长度0.3～0.5m注浆管，同时使用快速接头将注浆管连接到注浆泵上；
7、步骤四：将静态破碎剂按步骤二的水剂比拌和成流质状态，使用注浆泵通过矿用囊袋式封孔器注入致裂孔，当致裂孔出现大量浆液外流时结束注浆装药；
8、步骤五：单孔注浆装药完成后，将矿用囊袋式封孔器外部的注浆管与注浆泵断开并打折，防止孔内浆液外流，之后再连接下一个致裂孔内的注浆管进行注浆装药，直到全部致裂孔装药结束；
9、步骤六：全部致裂孔注浆装药结束后，待静态致裂药剂在致裂孔内反应达到终凝时间后，每隔1小时，远距离向煤壁喷水，以待岩层裂缝后，水分渗入药剂继续反应，提高破裂切缝效果，所述多个致裂孔在岩层中形成贯通切缝；
10、步骤七：重复步骤一到步骤六，完成整条巷道的沿空留巷切缝工作。
11、优选地，步骤二中，切缝岩层普氏系数与致裂孔参数配合如下表1：
12、表1岩石普氏系数与致裂孔参数配合关系
13、
14、优选地，步骤二中，破碎剂包括氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化镁、三氧化二硫成分；其中，所获取作业环境温度高于20℃时，上调1％～3％氧化硅比例，下调0.2％～0.3％氧化镁和氧化铝比例；温度低于20℃时，下调1％～3％氧化硅比例，上调0.2％～0.3％氧化镁和氧化铝比例。
15、优选地，步骤三中，矿用囊袋封孔器每孔1个，矿用囊袋封孔器安装完成后使用快速接头连接注浆泵实现快速注浆装药及封孔。
16、优选地，步骤四中，静态破碎剂单位长度用量如下：孔径为42mm时不低于2.4kg/m，孔径为46mm时不低于2.75kg/m，孔径为50mm时不低于3.25kg/m，其中静态破碎剂损耗不超过0.1kg/m。
17、优选地，步骤四中，注浆泵装药压力1.5～3mpa，泵流量不低于25l/min。
18、优选地，步骤五中，药剂拌和作业每次最多拌和2～3个致裂孔所需静态破碎剂，且注浆作业应在破碎剂初凝时间内完成，作业期间持续搅拌药剂，防止堵塞注浆系统，注浆压力达到3mpa或致裂孔出现大量浆液外流后即可停止注浆。
19、优选地，步骤五中，作业期间需要持续搅拌药剂浆液，防止堵塞注浆系统，所述注浆压力达到3mpa或致裂孔出现大量浆液外流后即可停止注浆。
20、本专利技术的有益效果在于：
21、1、本方法工艺简单，使用可靠，作业区域及切缝范围可控，施工方便快捷，切缝成本较低，切缝效果明显，解决了回采巷道现有预裂爆破切缝施工工艺复杂、有害气体超标、深孔装药速度慢、切缝成本高等问题，可替代现有预裂爆破和水力致裂切缝方式，且实施过程不会伴生其他废物，能够保障矿井的绿色安全高效生产。
22、2、本方法使用静态破碎剂浆液进行顶板岩层切缝，配合矿用封孔器和注浆泵进行装药封孔，实现了顶板快速向上深孔装药及封孔。
23、3、本方法能够实现煤矿回采巷道的可控静态切缝，同时可缓解切缝施工扰动对巷道的影响，改善围岩应力环境。
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1.一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其特征在于，步骤二中，切缝岩层普氏系数与致裂孔参数配合如下：
3.如权利要求2所述的一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其特征在于，步骤二中，破碎剂包括氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化镁、三氧化二硫成分；其中，所获取作业环境温度高于20℃时，上调1％～3％氧化硅比例，下调0.2％～0.3％氧化镁和氧化铝比例；温度低于20℃时，下调1％～3％氧化硅比例，上调0.2％～0.3％氧化镁和氧化铝比例。
4.如权利要求3所述的一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其特征在于，步骤三中，矿用囊袋封孔器每孔1个，矿用囊袋封孔器安装完成后使用快速接头连接注浆泵实现快速注浆装药及封孔。
5.如权利要求4所述的一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其特征在于，步骤四中，静态破碎剂单位长度用量如下：孔径为42mm时不低于2.4kg/m，孔径为46mm时不低于2.75kg/m，孔径为50mm时不低于3.25kg/m，其中静态破碎剂损耗不超过0.1kg
6.如权利要求5所述的一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其特征在于，步骤四中，注浆泵装药压力1.5～3MPa，泵流量不低于25L/min。
7.如权利要求6所述的一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其特征在于，步骤五中，药剂拌和作业每次最多拌和2～3个致裂孔所需静态破碎剂，且注浆作业应在破碎剂初凝时间内完成，作业期间持续搅拌药剂，防止堵塞注浆系统，注浆压力达到3MPa或致裂孔出现大量浆液外流后即可停止注浆。
8.如权利要求7所述的一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其特征在于，步骤五中，作业期间需要持续搅拌药剂浆液，防止堵塞注浆系统，所述注浆压力达到3MPa或致裂孔出现大量浆液外流后即可停止注浆。
...【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其特征在于，步骤二中，切缝岩层普氏系数与致裂孔参数配合如下：
3.如权利要求2所述的一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其特征在于，步骤二中，破碎剂包括氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化镁、三氧化二硫成分；其中，所获取作业环境温度高于20℃时，上调1％～3％氧化硅比例，下调0.2％～0.3％氧化镁和氧化铝比例；温度低于20℃时，下调1％～3％氧化硅比例，上调0.2％～0.3％氧化镁和氧化铝比例。
4.如权利要求3所述的一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其特征在于，步骤三中，矿用囊袋封孔器每孔1个，矿用囊袋封孔器安装完成后使用快速接头连接注浆泵实现快速注浆装药及封孔。
5.如权利要求4所述的一种煤矿井下可控静态致裂切缝方法，其特征在于，步骤四中，静态破...
【专利技术属性】
技术研发人员：范钢伟，张文辉，张东升，张世忠，许广正，任闯难，杨丛鑫，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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