一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明可為企業(yè)提供一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置與方法，該裝置先后向采空區(qū)上方巖層鉆孔內(nèi)注入高壓高溫水和高壓低溫冷凍液，可安全、快速致裂采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體。本發(fā)明最大的優(yōu)點(diǎn)是一套工藝同時(shí)利用兩種原理致裂巖體，一是非均質(zhì)物體在熱脹冷縮條件下，自身內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，并導(dǎo)致物體破裂，二是充分利用水的反膨脹原理（水在4oC以下，隨著溫度降低，體積反而膨脹），迫使巖體孔隙擴(kuò)展，在孔隙尖端產(chǎn)生裂紋，眾多孔隙的共同作用也會(huì)導(dǎo)致巖體破裂。另外，注水會(huì)濕潤(rùn)巖體，巖體破裂垮落時(shí)，相互之間的摩擦與撞擊不會(huì)產(chǎn)生火花。
【專利說(shuō)明】
一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種致裂巖體的技術(shù)，特別是關(guān)于一種預(yù)先向采空區(qū)上方堅(jiān)硬巖體施工鉆孔，并依次向孔內(nèi)注入高溫水和低溫冷凍液，充分利用巖石的熱脹冷縮和水的反膨脹原理使采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置與方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]在煤礦井下，隨著煤炭的開(kāi)采，采煤工作面后方必然留下采空區(qū)。
[0004]當(dāng)上覆巖體的強(qiáng)度不是很高時(shí)，在礦山壓力作用下，工作面每向前推進(jìn)一段距離，巖體就會(huì)自行斷裂、垮落、并充填采空區(qū)；反之，如果巖體堅(jiān)硬，強(qiáng)度較高，則需等到工作面推進(jìn)距離比較長(zhǎng)時(shí)，方能斷裂、垮落。
[0005]采空區(qū)上覆巖體如果不能及時(shí)垮落，則會(huì)形成比較大的空間(充滿瓦斯和空氣的混合性氣體)；隨著工作面的推進(jìn)，將會(huì)在某個(gè)時(shí)刻出現(xiàn)上覆巖體突然大塊斷裂、垮落的現(xiàn)象，進(jìn)而將采空區(qū)內(nèi)積存的氣體瞬間擠向工作面，并伴隨巨大的動(dòng)力效應(yīng)，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
[0006]
[0007]對(duì)于采空區(qū)上覆巖體的致裂工藝與裝備開(kāi)發(fā)方面，最早采取的工藝是向巖體打鉆，利用炸藥爆炸，崩落巖體，該工藝最大的缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生火花，引起采空區(qū)瓦斯爆炸;后來(lái)相繼開(kāi)發(fā)了水力壓裂和二氧化碳相變致裂工藝。
[0008]水力壓裂純粹利用高壓液體壓裂巖石，一方面，高壓水容易傷人，另一方面，容易造成采空區(qū)積水。二氧化碳相變致裂是讓干冰瞬間氣化，利用高壓氣體壓裂巖石，一方面，氣體壓力有限，壓裂效果不佳，另一方面，被壓裂的巖塊在垮落過(guò)程中容易相互撞擊，產(chǎn)生火花，引起采空區(qū)瓦斯爆炸。
[0009]因此，為了有效防止煤礦井下采空區(qū)上方堅(jiān)硬巖體大范圍垮落造成的災(zāi)害；急需探索出一種能夠有效致裂巖體的工藝與裝置，使其隨工作面的推進(jìn)而及時(shí)垮落，并且不會(huì)因摩擦撞擊作用產(chǎn)生火花。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問(wèn)題是提供一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置與方法。
[0011]解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置，采空區(qū)的上方依次為待垮落層和不垮落層，所述待垮落層由其底面向上施工鉆孔，巖體致裂裝置與鉆孔連接;巖體致裂裝置包括注液管、回液管、高壓膠管、注液栗、加熱器、低溫冷凍液儲(chǔ)罐、三通鋼管、閥門(mén)、壓力表和溫度計(jì)，所述注液管與回液管平行穿入鉆孔內(nèi)，鉆孔底端由封孔材料密封；回液管和注液管的下端分別通過(guò)高壓膠管連接三通鋼管的兩個(gè)出液口，三通鋼管的進(jìn)液口連接井下水網(wǎng)并設(shè)有閥門(mén)；所述回液管上連接有壓力表和溫度計(jì)，回液管至三通鋼管之間的管路上設(shè)置閥門(mén)；所述注液管至三通鋼管之間的管路上沿進(jìn)液方向順序設(shè)置加熱器和注液栗，加熱器至注液栗之間的管體上并聯(lián)一低溫冷凍液儲(chǔ)罐，低溫冷凍液儲(chǔ)罐和加熱器分別設(shè)置閥門(mén)；工作中，通過(guò)所述巖體致裂裝置向鉆孔內(nèi)注入高溫水，高溫水進(jìn)入待垮落層鉆孔周圍巖體孔隙，巖體濕潤(rùn)、膨脹;然后迅速釋放鉆孔內(nèi)的高溫水，并充入高壓低溫冷凍液，一方面，巖體冷卻收縮，由于巖體本身的不均勻性，不同位置收縮速度存在差異，從而在巖體內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，致裂巖體;另一方面，巖體孔隙內(nèi)部的高溫水冷卻成冰后，體積膨脹，將孔隙撐開(kāi)，眾多孔隙同時(shí)作用致裂巖體。
[0012]所述鉆孔為斜孔，貫通待垮落層，傾斜角度為30-60度。
[0013]所述回液管管口接近鉆孔的底端。
[0014]封孔材料為水泥砂漿。
[0015]所述加熱器與注液栗之間由鋼管連接。
[0016]所述高壓膠管強(qiáng)度高，注入高壓液體，不會(huì)破裂。
[0017]所述注液栗能夠?qū)⒁后w注入鉆孔，并維持一定壓力;所述加熱器能夠?qū)⒁后w加熱，升高至一定溫度;所述低溫冷凍液儲(chǔ)罐的保溫效果較好，可有效防止熱交換。
[0018]所述各部件之間，主要采用螺紋聯(lián)接。
[0019]—種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的方法，具體步驟為:
步驟I)關(guān)閉加液管、加熱栗以及低溫冷凍液儲(chǔ)罐的閥門(mén)，打開(kāi)三通鋼管的進(jìn)液口閥門(mén)，向加熱器注水，直至加熱器內(nèi)注滿水，關(guān)閉三通鋼管的進(jìn)液口閥門(mén)；
步驟2)當(dāng)加熱器里的水溫達(dá)到一定溫度，打開(kāi)加熱器閥門(mén)，啟動(dòng)注液栗，將高溫水注入鉆孔內(nèi)，使鉆孔內(nèi)的水維持一定壓力和溫度；
步驟3)如果水量不夠，重復(fù)步驟I?2，多次向鉆孔內(nèi)注入高溫水；
步驟4)穩(wěn)定一段時(shí)間后，如果鉆孔內(nèi)水的壓力下降，則按照步驟I?2繼續(xù)補(bǔ)充高溫水；如果壓力不變，而溫度下降，則打開(kāi)回液管閥門(mén)，讓鉆孔內(nèi)的水通過(guò)回液管進(jìn)入加熱器，重新加熱并注入鉆孔，讓巖體在帶壓高溫水的浸泡作用下充分膨脹；
步驟5)待垮落巖層出現(xiàn)濕潤(rùn)與淋水現(xiàn)象后，同時(shí)打開(kāi)回液管閥門(mén)和三通鋼管進(jìn)液口閥門(mén)，排放鉆孔水;鉆孔水排放完畢，關(guān)閉回液管閥門(mén)和加熱栗閥門(mén)，打開(kāi)低溫冷凍液儲(chǔ)罐閥門(mén)，迅速通過(guò)注液栗向鉆孔內(nèi)注入低溫冷凍液，降低巖體溫度;一方面，根據(jù)熱脹冷縮原理，巖體迅速收縮，同時(shí)，基于巖體的非均質(zhì)特征，巖體內(nèi)部不同位置的收縮劇烈程度存在差異，導(dǎo)致巖體內(nèi)部產(chǎn)生裂紋；另一方面，根據(jù)水的反膨脹原理，當(dāng)水變成冰后，體積膨脹，撐開(kāi)巖體孔隙，眾多微觀孔隙的擴(kuò)展，有效降低巖體強(qiáng)度，并產(chǎn)生裂紋;在上述兩個(gè)方面致裂效果的共同作用下，并輔以通過(guò)不垮落巖層所傳遞的礦山應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)待垮落巖層的快速斷裂、垮落;而且，巖體已經(jīng)濕潤(rùn)，在垮落過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生火花。
[0020]步驟2中所述壓力為2MPa，溫度為80-100攝氏度;步驟4中所述穩(wěn)定時(shí)間為2小時(shí)。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明可為企業(yè)提供一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置與方法，該裝置先后向采空區(qū)上方巖層鉆孔內(nèi)注入高壓高溫水和高壓低溫冷凍液，可安全、快速致裂采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體。本發(fā)明最大的優(yōu)點(diǎn)是一套工藝同時(shí)利用兩種原理致裂巖體，一是非均質(zhì)物體在熱脹冷縮條件下，自身內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，并導(dǎo)致物體破裂，二是充分利用水的反膨脹原理(水在4°C以下，隨著溫度降低，體積反而膨脹)，迫使巖體孔隙擴(kuò)展，在孔隙尖端產(chǎn)生裂紋，眾多孔隙的共同作用也會(huì)導(dǎo)致巖體破裂。另外，注水會(huì)濕潤(rùn)巖體，巖體破裂垮落時(shí)，相互之間的摩擦與撞擊不會(huì)產(chǎn)生火花。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中標(biāo)記如下:不垮落巖層1、待垮落巖層2、工作面煤壁3、巖體孔隙4、采空區(qū)冒落矸石5、封孔材料6、回液管7、注液管8、高壓膠管9、高壓膠管10、閥門(mén)11、低溫冷凍液儲(chǔ)罐12、注液栗13、聯(lián)接鋼管14、高壓膠管15、閥門(mén)16、閥門(mén)17、加熱器18、高壓膠管19、三通鋼管20、閥門(mén)21、溫度計(jì)22、壓力表23、聯(lián)接鋼管24和聯(lián)接鋼管25。
【具體實(shí)施方式】
[0024]—種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置，包括注液管8、回液管7、高壓膠管9、10、19、注液栗13、聯(lián)接鋼管14、24、25加熱器18、低溫冷凍液儲(chǔ)罐12、三通鋼管20、閥門(mén)11、16、17、21、壓力表23和溫度計(jì)22。
[0025]按自然規(guī)律，工作面煤壁3位于最下端，待垮落巖層2居中，不垮落巖層I在最上端，巖體孔隙4分布于待垮落巖層2中，且數(shù)量眾多；采空區(qū)冒落矸石5堆砌于不垮落巖層I和待跨落巖層2的下方。
[0026]封孔材料6放置于待垮落巖層2的鉆孔入口位置，回液管7和注液管8穿透封孔材料6，且回液管7的穿透深度較淺。
[0027]通過(guò)高壓膠管9，將回液管7和三通鋼管20聯(lián)接起來(lái)，聯(lián)接方式均為螺紋聯(lián)接，并在高壓膠管9上配置閥門(mén)11。
[0028]通過(guò)高壓膠管10，將注液管8和注液栗13聯(lián)接起來(lái)，聯(lián)接方式均為螺紋聯(lián)接;聯(lián)接鋼管14的一端與注液栗13相聯(lián)接，另一端與加熱器18相聯(lián)接，中間通過(guò)高壓膠管15連接溫冷凍液儲(chǔ)罐12，聯(lián)接方式為螺紋聯(lián)接，并在聯(lián)接鋼管14上配置閥門(mén)17，用于控制加熱器18的出水，
高壓膠管15上配置閥門(mén)16，用于控制連接溫冷凍液儲(chǔ)罐12的出液。
[0029]通過(guò)高壓膠管19，將加熱器18和三通鋼管20聯(lián)接起來(lái)，聯(lián)接方式均為螺紋聯(lián)接，并在三通鋼管20上配置閥門(mén)21用于控制整個(gè)裝置的進(jìn)水和排水。
[0030]三通鋼管20與煤礦井下供水管網(wǎng)相通，低溫冷凍液儲(chǔ)罐12內(nèi)提前儲(chǔ)存低溫冷凍液。
[0031 ]通過(guò)聯(lián)接鋼管24，將溫度計(jì)22和回液管7聯(lián)接起來(lái)，聯(lián)接方式均為螺紋聯(lián)接;通過(guò)聯(lián)接鋼管25，將壓力表23和回液管7聯(lián)接起來(lái)，聯(lián)接方式均為螺紋聯(lián)接。
[0032]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例如下:
不垮落巖層I為花崗巖，厚10m;待垮落巖層2為砂巖，厚5m;工作面煤壁3為無(wú)煙煤，厚Sm;采空區(qū)冒落矸石5塊度大小不一，雜亂堆砌;巖體孔隙4大致呈橢圓形，長(zhǎng)半軸長(zhǎng)1mm，短半軸長(zhǎng)0.5mm。
[0033]封孔材料6為水泥砂漿，長(zhǎng)0.Sm，直徑與鉆孔直徑一致，為75mm;回液管7為不銹鋼鋼管，內(nèi)徑20mm，壁厚2mm，長(zhǎng)2m;注液管8為不銹鋼鋼管，內(nèi)徑30mm，壁厚2mm，長(zhǎng)3m。
[0034]高壓膠管9、10、15和19為R13型多層鋼絲纏繞苛刻條件下的高溫高壓膠管；閥門(mén)11、16、17和21的型號(hào)為RQZ系列安全切斷閥。
[0035]低溫冷凍液儲(chǔ)罐12為L(zhǎng)NG低溫儲(chǔ)罐，低溫冷凍液為酒精;注液栗13為3ZBQS1210型煤礦用雙液氣動(dòng)注漿栗;聯(lián)接鋼管14為不銹鋼鋼管，內(nèi)徑20mm，壁厚2mm，長(zhǎng)Im;加熱器18為CREx020-100W型防爆加熱器;三通鋼管20為不銹鋼鋼管，一進(jìn)兩出，內(nèi)徑20mm，壁厚2mm。
[0036]聯(lián)接鋼管24和聯(lián)接鋼管25均為不銹鋼鋼管，內(nèi)徑20mm，壁厚2mm，長(zhǎng)度分別是0.4m和0.3m;壓力表23為的型號(hào)為YTXC-150-Z，溫度計(jì)22為指針式溫度計(jì)。各部分之間主要采用螺紋聯(lián)接。
[0037]本發(fā)明的工作過(guò)程如下:
預(yù)先向待垮落巖層2施工鉆孔，然后密封鉆孔并布置好回液管7和注液管8，利用高壓膠管9聯(lián)接回液管7和三通鋼管20，利用高壓膠管10聯(lián)接注液管8和注液栗13，利用高壓膠管15聯(lián)接低溫冷凍液儲(chǔ)罐12和聯(lián)接鋼管14，利用聯(lián)接鋼管14聯(lián)接注液栗13和加熱器18，利用高壓膠管19聯(lián)接加熱器18和三通鋼管20;關(guān)閉閥門(mén)11、16、17，打開(kāi)閥門(mén)21向加熱器18注水，加滿后，關(guān)閉閥門(mén)21。
[0038]當(dāng)加熱器18里的水溫達(dá)到80-100攝氏度時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)17，啟動(dòng)注液栗13，將高溫水注入鉆孔內(nèi)；如果水量不夠，可按上述方法多次向鉆孔內(nèi)注入高溫水，并維持壓力2MPa左右，(通過(guò)壓力表23觀測(cè))和溫度(通過(guò)溫度計(jì)22觀測(cè))，現(xiàn)場(chǎng)觀察待垮落巖層2的濕潤(rùn)與淋水情況。
[0039]穩(wěn)定2小時(shí)后，如果鉆孔水的壓力下降，則繼續(xù)補(bǔ)充高溫水，如果壓力不變，而溫度下降，則打開(kāi)閥門(mén)11，讓鉆孔內(nèi)的水通過(guò)回液管進(jìn)入加熱器18，重新加熱并注入鉆孔;讓巖體在帶壓高溫水的浸泡作用下充分膨脹。
[0040]當(dāng)觀察了待垮落巖層2出現(xiàn)濕潤(rùn)與淋水現(xiàn)象后，打開(kāi)閥門(mén)11、21，排放鉆孔水，然后，關(guān)閉閥門(mén)11、17，打開(kāi)閥門(mén)16，迅速通過(guò)注液栗13向鉆孔內(nèi)注入低溫冷凍液，降低巖體溫度。一方面，根據(jù)熱脹冷縮原理，巖體會(huì)迅速收縮，同時(shí)，基于巖體的非均質(zhì)特征，巖體內(nèi)部不同位置的收縮劇烈程度存在差異，導(dǎo)致巖體內(nèi)部產(chǎn)生裂紋;另一方面，根據(jù)水的反膨脹原理，當(dāng)水變成冰后，體積反而膨脹，可撐開(kāi)巖體孔隙，眾多微觀孔隙的擴(kuò)展，可有效降低巖體強(qiáng)度，并在宏觀上表現(xiàn)為裂紋的產(chǎn)生。
[0041]在上述兩個(gè)方面致裂效果的共同作用下，并輔以通過(guò)不垮落巖層I所傳遞的礦山應(yīng)力，基本可以實(shí)現(xiàn)待垮落巖層2的快速斷裂、垮落;而且，巖體已經(jīng)濕潤(rùn)，在垮落過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生火花。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置，采空區(qū)的上方依次為待垮落層和不垮落層，所述待垮落層由其底面向上施工鉆孔，巖體致裂裝置與鉆孔連接;其特征在于，巖體致裂裝置包括注液管、回液管、高壓膠管、注液栗、加熱器、低溫冷凍液儲(chǔ)罐、三通鋼管、閥門(mén)、壓力表和溫度計(jì)，所述注液管與回液管平行穿入鉆孔內(nèi)，鉆孔底端由封孔材料密封；回液管和注液管的下端分別通過(guò)高壓膠管連接三通鋼管的兩個(gè)出液口，三通鋼管的進(jìn)液口連接井下水網(wǎng)并設(shè)有閥門(mén)；所述回液管上連接有壓力表和溫度計(jì)，回液管至三通鋼管之間的管路上設(shè)置閥門(mén)；所述注液管至三通鋼管之間的管路上沿進(jìn)液方向順序設(shè)置加熱器和注液栗，加熱器至注液栗之間的管體上并聯(lián)一低溫冷凍液儲(chǔ)罐，低溫冷凍液儲(chǔ)罐和加熱器分別設(shè)置閥門(mén)；工作中，通過(guò)所述巖體致裂裝置向鉆孔內(nèi)注入高溫水，高溫水進(jìn)入待垮落層鉆孔周圍巖體孔隙，巖體濕潤(rùn)、膨脹;然后迅速釋放鉆孔內(nèi)的高溫水，并充入高壓低溫冷凍液，一方面，巖體冷卻收縮，由于巖體本身的不均勻性，不同位置收縮速度存在差異，從而在巖體內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，致裂巖體;另一方面，巖體孔隙內(nèi)部的高溫水冷卻成冰后，體積膨脹，將孔隙撐開(kāi)，眾多孔隙同時(shí)作用致裂巖體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置，其特征在于，所述鉆孔為斜孔，貫通待垮落層，傾斜角度為30-60度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置，其特征在于，所述回液管管口接近鉆孔的底端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置，其特征在于，封孔材料為水泥砂漿。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置，其特征在于，所述加熱器與注液栗之間由鋼管連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置，其特征在于，所述回液管為不銹鋼鋼管，內(nèi)徑20mm，壁厚2mm;所述注液管為不銹鋼鋼管，內(nèi)徑30mm，壁厚2mm;所述聯(lián)接鋼管為不銹鋼鋼管，內(nèi)徑20mm，壁厚2mm;所述三通鋼管為不銹鋼鋼管，一進(jìn)兩出，內(nèi)徑20mm，壁厚 2mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置，其特征在于，高壓膠管為R13型多層鋼絲纏繞苛刻條件下的高溫高壓膠管。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的裝置，其特征在于，低溫冷凍液儲(chǔ)罐為L(zhǎng)NG低溫儲(chǔ)罐，低溫冷凍液為酒精;注液栗為3ZBQS1210型煤礦用雙液氣動(dòng)注漿栗；加熱器為CREx020-100W型防爆加熱器。9.一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的方法，其特征在于，具體步驟為: 步驟I)關(guān)閉加液管、加熱栗以及低溫冷凍液儲(chǔ)罐的閥門(mén)，打開(kāi)三通鋼管的進(jìn)液口閥門(mén)，向加熱器注水，直至加熱器內(nèi)注滿水，關(guān)閉三通鋼管的進(jìn)液口閥門(mén)； 步驟2)當(dāng)加熱器里的水溫達(dá)到一定溫度，打開(kāi)加熱器閥門(mén)，啟動(dòng)注液栗，將高溫水注入鉆孔內(nèi)，使鉆孔內(nèi)的水維持一定壓力和溫度； 步驟3)如果水量不夠，重復(fù)步驟I?2，多次向鉆孔內(nèi)注入高溫水； 步驟4)穩(wěn)定一段時(shí)間后，如果鉆孔內(nèi)水的壓力下降，則按照步驟I?2繼續(xù)補(bǔ)充高溫水；如果壓力不變，而溫度下降，則打開(kāi)回液管閥門(mén)，讓鉆孔內(nèi)的水通過(guò)回液管進(jìn)入加熱器，重新加熱并注入鉆孔，讓巖體在帶壓高溫水的浸泡作用下充分膨脹； 步驟5)待垮落巖層出現(xiàn)濕潤(rùn)與淋水現(xiàn)象后，同時(shí)打開(kāi)回液管閥門(mén)和三通鋼管進(jìn)液口閥門(mén)，排放鉆孔水;鉆孔水排放完畢，關(guān)閉回液管閥門(mén)和加熱栗閥門(mén)，打開(kāi)低溫冷凍液儲(chǔ)罐閥門(mén)，迅速通過(guò)注液栗向鉆孔內(nèi)注入低溫冷凍液，降低巖體溫度;一方面，根據(jù)熱脹冷縮原理，巖體迅速收縮，同時(shí)，基于巖體的非均質(zhì)特征，巖體內(nèi)部不同位置的收縮劇烈程度存在差異，導(dǎo)致巖體內(nèi)部產(chǎn)生裂紋；另一方面，根據(jù)水的反膨脹原理，當(dāng)水變成冰后，體積膨脹，撐開(kāi)巖體孔隙，眾多微觀孔隙的擴(kuò)展，有效降低巖體強(qiáng)度，并產(chǎn)生裂紋;在上述兩個(gè)方面致裂效果的共同作用下，并輔以通過(guò)不垮落巖層所傳遞的礦山應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)待垮落巖層的快速斷裂、垮落;而且，巖體已經(jīng)濕潤(rùn)，在垮落過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生火花。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種采空區(qū)上覆堅(jiān)硬巖體致裂的方法，其特征在于，步驟2中所述壓力為2MPa，溫度為80-100攝氏度;步驟4中所述穩(wěn)定時(shí)間為2小時(shí)。
【文檔編號(hào)】E21C37/16GK106014408SQ201610531136
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月7日
【發(fā)明人】齊黎明, 趙嶸, 張旭錕, 李勇軍
【申請(qǐng)人】華北科技學(xué)院