一种预裂组件及包含其的治理综采端头大面积悬顶的装置的制作方法-k8凯发

1.本实用新型属于采煤技术装置领域，特别涉及一种包含预裂组件的治理综采端头大面积悬顶的装置。


背景技术：

2.综采工作面端头是指工作面与轨道巷、运输巷相连接的地方，综采端头大面积悬顶是指悬顶面积超过
2m×
5m或几倍以上。
悬顶形成的原因有两种：一是因为工作面顶板为坚硬岩石，厚度大、节理裂隙不发育，煤层开采后，难以垮落，形成悬顶；二是因为工作面支架、保护煤柱及两顺槽顶板锚杆索联合支护作用于两端头三角形悬板上，使工作面的直接顶与老顶形成一个较为严密的统一体，加大了端头采空区侧的悬顶面积。
当综采端头悬顶达到一定距离时，很容易导致大面积来压，上下隅角瓦斯积聚，若此时顶板垮落，积聚的瓦斯和有害空气将瞬间涌出，形成飓风和冲击压，严重威胁井下工作人员和设备的安全。
因此，综采工作面两端头大面积悬顶已经成为不可忽视的技术难题。
3.目前，处理综采端头大面积悬顶的主要方法有三种：退锚、深孔预裂爆破和顶板致裂。
其中，顶板致裂方法主要用于坚硬顶板，致裂的技术主要有水力压裂、预裂爆破、co2致裂，但是这三种技术都有一定的弊端。
水力压裂是在工作面回采前，利用高压水，在钻孔内分段封隔分段压裂，破坏顶板的完整性。
它被广泛用来致裂顶板，但是效率不髙，耗水量大，且效果难以人为控制，增加工作面排水量；预裂爆破利用炸药通过深孔预爆破弱化顶板，是效果最好的一种，但是成本髙，具有极大的危险隐患；co2致裂技术用髙压泵预先在专用储液管注人液态二氧化碳，使用过程中接通电流，瞬间产生高温使得储液管内的二氧化碳迅速从液态转化为气态，从而使顶板破裂，但这种方法只适用于完整性很强的顶板，不具有普遍性。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提出一种包含预裂组件的治理综采端头大面积悬顶的装置，通过本装置，解决了综采端头坚硬顶板的大面积悬顶带来的危害问题。
5.本实用新型是这样实现的：一种预裂组件，所述预裂组件包括压裂部件a和可插入在压裂部件a中的启动部件b，所述压裂部件a包括筒身，筒盖，筒盖上设置有与启动部件b匹配的一次性打开使用的插孔，所述压裂部件a内装有压控产气材料；所述启动部件b是引燃材料制成的棒，所述棒的一端设置有双绞引燃线。
6.进一步的，所述启动部件b规格尺寸为
φ
10mm×
200mm。
7.一种包含上述预裂组件的治理综采端头大面积悬顶的装置，所述装置包括在综采工作面端头悬顶区的顶板上设置钻孔，安装在所述钻孔中的至少一组电性串联连接的预裂组件，所述预裂组件包括压裂部件a和插入在压裂部件a中的启动部件b，串连在一组的预裂组件个数小于十个。
8.进一步的，所述压裂部件a包括筒身，筒盖，筒盖上设置有与启动部件b匹配的一次
性打开使用的插孔，所述压裂部件a内装有压控产气材料；所述启动部件b是引燃材料制成的棒，所述棒的一端设置有双绞引燃线，设置有双绞引燃线的一端插入到压裂部件a的里端，使用时，双绞引燃线的另一端可引出到钻孔之外。
9.进一步的，预裂组件布置方式为：在悬顶区的顶板上一排布置五个，靠近悬顶区（1）边缘的两个钻孔与边缘的距离为
450mm，两个预裂组件之间的间距为
900mm，在靠近保护煤柱一侧的预裂组件排距为
800mm，其余各排之间的排距为
1600mm，预裂组件与顶板之间的夹角为
75°，倾向采空区一侧。
10.进一步的，所述压裂部件a内填装压控产气材料，所述压控产气材料主要为四唑基聚合物，四唑基聚合物燃烧后产生的气体主要成分为氮气，低烟，炮烟白色水蒸气雾状，无毒无腐蚀，不会腐蚀采掘设备。
11.本实用新型的有益效果：通过本实用新型装置的应用实践经验，完善了综采大面积悬顶治理技术，解决了综采工作面端头悬顶面积过大问题。
本实用新型装置安全可靠、施工简便；密集钻孔岩石预裂组件破岩处理后，随着工作面继续推进，巷道顶板开始逐渐冒落；随着自由面的增加，顶板的坍塌速度加快，与以前的悬顶距离相比，缩短了悬顶距离，达到了预期效果。
本实用新型装置的采用，避免了大面积悬顶引起的瓦斯积聚和顶板大面积挎落，为确保煤矿安全生产，实现这些煤矿大规模连续高强度安全开采，提高煤矿生产和安全生产水平具有重要的现实意义。
同时，本实用新型装置对于类似条件的矿山安全开采具有重要的指导作用，具有现实意义。
12.下面，结合附图对本实用新型做进一步阐释。
附图说明
13.图1为本实用新型悬顶区位置示意图；
14.图2为本实用新型悬顶区钻孔方案俯视示意意图；
15.图3为本实用新型悬顶区钻孔方案侧视示意意图；
16.图4为本实用新型压裂部件a结构示意图；
17.图5为本实用新型启动部件b结构示意图；
18.图6为本实用新型压裂部件a 和启动部件b的组装示意图；
19.图7为本实用新型预裂组件钻孔内示意图。
具体实施方式
20.实施例一：
21.本实施例是一种预裂组件，如图4至图6所示，包括压裂部件a31和可插入在压裂部件a中的启动部件b32，所述压裂部件a31包括筒身
311，筒盖
312，筒盖
312上设置有与启动部件b32匹配的一次性打开使用的插孔
313，所述压裂部件a31内装有压控产气材料；所述启动部件b32是引燃材料制成的棒
321，所述棒
321的一端设置有双绞引燃线
322。
22.实施例二：
23.在上述实施例的基础上，本实施例是关于压裂部件a、启动部件b规格的细化，本实施例所述启动部件b32规格尺寸为
φ
10mm×
200mm，所述压裂部件a可为多种规格：
φ
30mm×
300mm、φ
41mm×
400mm、φ
50mm×
900mm和
φ
76mm×
900mm。
24.实施例三：
25.本实施例是包含实施例一预裂组件的一种治理综采端头大面积悬顶的装置，如图1至图7所示，所述装置包括安装在钻孔2中的至少一组电性串联连接的预裂组件3，所述预裂组件3包括压裂部件a31和插入在压裂部件a31中的启动部件b32，串连在一组的预裂组件3个数小于十个，根据试验和经验，串连在一起的预裂组件3个数不宜过多，以不超过十个为宜，一次引爆过多会引起大面积预裂，出现悬顶问题。
26.实施例四：
27.本实施例是实施例三的改进，是关于压裂部件a31和启动部件b32的细化，如图4至图7所示，本实施例所述压裂部件a31包括筒身
311，筒盖
312，筒盖
312上设置有与启动部件b32匹配的一次性打开使用的插孔
313，所述压裂部件a内装有压控产气材料；所述启动部件b32是引燃材料制成的棒
321，所述棒
321的一端设置有双绞引燃线
322，设置有双绞引燃线
322的一端插入 到压裂部件a 31的里端，使用时，双绞引燃线
322的另一端可引出到钻孔之外。
28.实施例五：
29.本实施例是实施例三的改进，是关于预裂组件3布置方式的细化，如图1至图3所示，本实施例所述预裂组件3布置方式为：在悬顶区1的顶板4上一排布置五个，靠近悬顶区1边缘的两个钻孔与边缘的距离
21为
450mm，两个预裂组件3之间的间距
22为
900mm，在靠近保护煤柱5一侧的预裂组件3排距
23为
800mm，其余各排排距
24为
1600mm，预裂组件3与顶板4之间的夹角
25为
75°，倾向采空区6一侧。
30.实施例六：
31.本实施例是上述实施例的改进，是关于压裂部件a的细化，本实施例所述压裂部件a31内填装的压控产气材料主要成分为四唑基聚合物，四唑基聚合物燃烧后产生的气体主要成分为氮气，低烟，炮烟白色水蒸气雾状，无毒无腐蚀，不会腐蚀采掘设备。