水力掏煤与割缝联合的采煤工作面端头悬空顶煤落放方法

专利主权项内容

1.一种水力掏煤与割缝联合的采煤工作面端头悬空顶煤落放方法，其特征在于，利用水力掏煤和水力割缝交替联合作业对综放工作面端头顶煤进行弱化以实现精准控制放顶煤工作面端头悬空顶煤的最大悬空长度，具体包括以下步骤：Step1，获取矿井资料数据，获取目标综放工作面煤层及其采空区的煤体和围岩的基础力学参数数据、内部孔隙率数据和裂隙分布数据；Step2，根据Step1的数据构建目标综放工作面回采煤岩层的受载破坏数学模型、并进行目标综放工作面回采过程的数值模拟，获得目标综放工作面及巷道应力分布、变形特征及顶板与顶煤周期垮落数据，利用矿井现场的顶板与顶煤周期断裂垮落数据、煤层采动应力数据、巷道围岩变形离层数据对该数值模拟模型进行验证与参数优化，形成符合矿井现场实际生产条件与监测数据的仿真模型；在仿真模型中对端头顶煤依次进行“水力掏煤-顶煤垮落-水力割缝-顶煤垮落”的工作面回采过程数值模拟，获得能够满足顶煤最大悬空长度符合目标要求的优选交替联合弱化顶煤技术参数；水力掏煤和水力割缝交替联合作业满足：式中：为第n次水力掏煤所影响的悬顶弱化长度，/>为第n次水力割缝所影响的悬顶弱化长度；L为控制悬顶及时垮落所需的悬顶弱化长度；mStep3，依据Step2获得的交替联合弱化顶煤技术参数在矿井目标综放工作面现场进行施工：在工作面前方巷道空间(2)内布置水力破煤装备，向端头后方悬空顶煤中倾斜施工钻孔、并通过高压水射流冲击破碎煤体，通过钻杆(5)的旋转与回退移动，在悬空顶煤中形成水力破煤空穴(10)，完成水力掏煤后撤除水力破煤装备，完成一次水力掏煤作业；随着工作面向前推进，待端头后方悬空顶煤垮落后，在工作面前方巷道空间(2)内布置水力割缝装备，向端头后方悬空顶煤中倾斜施工钻孔、并通过高压水射流冲击破碎煤体，通过钻杆(5)的回退移动，在悬空顶煤中形成水力割缝(14)，完成端头后方悬空顶煤中所有水力割缝(14)后撤除水力割缝装备，完成一次水力割缝作业；Step4，随着工作面的持续向前推进，根据矿井目标综放工作面现场的实时监测数据持续对数值模拟模型与仿真模型进行验证与优化、并优化修正交替联合弱化顶煤技术参数，在矿井目标综放工作面现场自后向前依次进行“水力掏煤-顶煤垮落-水力割缝-顶煤垮落”的工作面回采。