综采工作面初采水压放顶装置

技术领域

本发明涉及矿井顶板、瓦斯及防尘灾害治理技术领域，具体为综采工作面初采水压放顶装置。

背景技术

皖北矿区回采巷道的主要支护方式为锚网索支护方式，部分采煤工作面顶板坚硬，容易造成两方面的问题，初次放顶期间顶板垮落不及时，易造成悬顶面积大和瓦斯积聚，突然垮落给安全生产带来威胁，隅角悬顶面积较大，悬顶面积达到极限条件下时，会出现周期性的破断，突然垮落挤出瓦斯，造成瓦斯超限，针对采煤工作面的顶板结构、岩性及力学特性，开展水力压裂技术研究工作，消除初采及端头（隅角）悬顶问题，进而总结出一套适合皖北矿区的水力压裂控制技术，保证矿井的安全高效生产。

发明内容

本发明的目的在于提供综采工作面初采水压放顶装置，具备保证矿井安全高效生产的优点，解决了针对采煤工作面的顶板结构、岩性及力学特性，开展水力压裂技术研究工作，消除初采及端头（隅角）悬顶问题，进而总结出一套适合皖北矿区的水力压裂控制技术，保证矿井安全高效生产的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：综采工作面初采水压放顶装置，包括底板，所述底板顶部的左侧固定连接有水箱，所述水箱的顶部固定连接有进水管，所述水箱的右侧固定安装有压力泵，所述压力泵的右侧设有截止阀，所述截止阀的右侧设有三通，所述三通的上端设有实时压力记录仪，所述三通的右侧设有泄压阀，所述泄压阀的右侧设有流量计，所述流量计的右侧设有压力表，所述压力表的右侧设有高压胶管，所述高压胶管的一侧设有封隔器。

优选的，所述底板底部的四周均活动连接有移动轮，且移动轮的数量为4个。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过底板、水箱、压力泵、截止阀、三通、实时压力记录仪、泄压阀、流量计、压力表、封隔器、高压胶管和进水管的设置，解决了针对采煤工作面的顶板结构、岩性及力学特性，开展水力压裂技术研究工作，消除初采及端头（隅角）悬顶问题，进而总结出一套适合皖北矿区的水力压裂控制技术，保证矿井安全高效生产的问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中：1、底板；2、水箱；3、压力泵；4、截止阀；5、三通；6、实时压力记录仪；7、泄压阀；8、流量计；9、压力表；10、封隔器；11、高压胶管；12、进水管。

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。

请参阅图1，综采工作面初采水压放顶装置，包括底板1，底板1顶部的左侧固定连接有水箱2，水箱2的顶部固定连接有进水管12，水箱2的右侧固定安装有压力泵3，压力泵3的右侧设有截止阀4，截止阀4的右侧设有三通5，三通5的上端设有实时压力记录仪6，三通5的右侧设有泄压阀7，泄压阀7的右侧设有流量计8，流量计8的右侧设有压力表9，压力表9的右侧设有高压胶管11，高压胶管11的一侧设有封隔器10。

底板1底部的四周均活动连接有移动轮，且移动轮的数量为4个。

使用时，水力压裂钻孔的布置有单侧和双侧两种方式，根据工作面的长度及钻机能力而定，双侧压裂时顶板弱化均匀，工作面初采水力压裂放顶设计使用三花布置，工作面中钻孔相对单孔设计距离短，符合一般中部垮高大的规律，且封隔器推进距离短，易施工，预裂缝起裂后水压会有所下降，继而进入保压阶段，在这个阶段，裂纹扩展的同时伴随着新裂纹的产生，利用流量计8监测流量及注入的水量，保证顶板岩层充分弱化和软化，在水力压裂过程中钻孔周边8m范围顶板出现裂隙淋水及锚杆锚索淋水，相邻钻孔也出现淋水，这说明顶板产生了大量的水压裂缝，并且水压裂缝的扩展大致为8~15m，尤其沿着工作面煤壁顶板出现了较长的顶板淋水线，说明煤壁上方顶板已经出现了明显的断裂，此外，顶板压裂的过程中，出现了明显的岩石断裂的响动声音，这是因为水压裂缝的扩展撕裂岩层产生弹性能释放造成的，通过顶板垮落情况分析，得到以下结论：与不采取强制放顶措施相比，工作面初采放顶步距大范围的顶板垮落减小；实际施工中对比发现工作面顶板破碎区域放炮与顶板较为完整区域水力压裂实施效果对比可知，顶板垮落时机相当，说明水力压裂的实施效果良好，压裂后顶板为逐段垮落，没有出现大面积突然冒落，矿压显现缓和，水力压裂切缝更加清晰完整，孔壁开裂效果好，水压裂缝沿着竖向扩展延伸，促使其及时断裂垮落，工作面初次放顶期间顶板采用水力压裂后，上隅角垮落步距有所减小，实施水力压裂能确保顶板垮落充分，为工作面正常回采创造了有利条件，水力压裂后顶板为逐段垮落，避免出现大面积突然冒落，矿压显现缓和，有效控制了瓦斯突然涌出的风险，使用水力压裂杜绝了炸药和雷管的使用，工作环境更加安全，同时极大降低了矿井因放炮引起的CO超标次数。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。