本发明涉及一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法，属于煤矿开采。
背景技术：
1、在煤矿生产过程中坚硬顶板严重制约着生产效率，在采空区悬而不跨的坚硬顶板带来的高地应力加重了工作面与相邻巷道的支护难度，当大面积悬顶突然垮落时则会严重冲击采煤工作面，威胁采面生产安全。目前治理坚硬顶板使用的超前水力压裂方法是通过布置在工作面巷道的钻孔对坚硬顶板进行水力压裂，压裂后只能对顶板产生单一裂缝，顶板弱化效率较低。
技术实现思路
1、本发明的目的在于，提供一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法。本发明的方法中通过“井”字形布置的压裂钻孔对顶板充分压裂，产生的裂缝能将顶板分隔为块状结构，实现采面随采随落，同时块状顶板能减少垮落顶板对工作面与巷道的冲击。
2、本发明的技术方案：一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法，其特征在于：预先根据所要进行水力压裂的巷道地质资料与围岩性质，规划压裂钻孔的布置位置，设计压裂钻孔的参数；压裂钻孔的布置分为两部分，分别为沿着工作面水平方向布置的竖向的压裂钻孔和垂直于工作面方向的横向的压裂钻孔，所有压裂钻孔施工完成后在煤层顶板上方形成纵横交错的“井”字形水力压裂网络，再经过水力压裂后通过压裂扩展的水力压裂裂缝将坚硬的煤层顶板分割为一块块方块体，使得坚硬的煤层顶板充分破碎软化，减少垮落的煤层顶板对工作面与巷道的冲击。
3、前述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法中，具体包括如下步骤：
4、s1：确定压裂范围，根据煤层顶板的岩石力学性质与工作面周边巷道布置情况确定压裂钻孔布置参数；
5、s2：施工平行于工作面的竖向的压裂钻孔；
6、s3：在压裂钻孔内施工钻孔切槽；
7、s4：使用封隔器在压裂钻孔对煤层顶板实施水力压裂；
8、s5：在已完成水力压裂的压裂钻孔旁重复步骤s2钻取新的竖向的压裂钻孔，并重复步骤s3～s4；
9、s6：完成所有的竖向的压裂钻孔的水力压裂后，施工垂直于工作面的横向的压裂钻孔，并重复步骤s3～s5，直至所有的横向的压裂钻孔完成水力压裂。
10、前述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法中，所述预先根据所要进行水力压裂的巷道地质资料与围岩性质，规划压裂钻孔的布置位置，设计压裂钻孔的参数为：通过顶板岩石的力学性质确定压裂钻孔的间隔距离，通过巷道的资料确定压裂钻孔布置的巷道位置。
11、前述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法中，所述压裂钻孔的布置通过巷道图纸确定，横向的压裂钻孔从煤层顶板上方与之平行的石门中，以水平角度向煤层顶板压裂区钻孔；竖向的压裂钻孔优先选择从位于煤层上方煤层顶板处且与压裂区顶板相近的巷道、石门中，以水平角度向煤层顶板压裂区钻孔，若没有符合条件的巷道，则从工作面两侧的巷道中，沿着工作面水平方向以一定角度向煤层顶板压裂区钻孔，角度大小为：
12、，，
13、式子中α1为下巷的布置角度，α2为上巷的布置角度，h为切顶高度，l为工作面长度，β为煤层倾角。
14、前述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法中，同向相邻的压裂钻孔间距为10～15m；压裂钻孔内的相邻压裂钻孔封隔段间距为5m。
15、前述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法中，所述钻孔切槽分为十字切槽与竖向切槽，当煤层顶板中同一种岩性岩石厚度超过10m时，所有压裂钻孔内均布置十字切槽；当煤层顶板中同一种岩性岩石厚度小于等于10m时，所有压裂钻孔内均布置竖向切槽。
16、前述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法中，所述钻孔切槽长度≤10cm、深度≤3cm、宽度≤2cm，形状为菱型状。
17、前述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法中，所述步骤s4中，水力压裂过程为将封隔器送至压裂钻孔内的压裂段，水泵加压封孔后继续加压进行水力压裂，泄压后后退压裂下一段直至将整个压裂钻孔所有的压裂段全部压裂，每一个压裂段的压裂时间应≥20min。
18、前述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法中，所述步骤s4中，水力压裂过程中，压裂钻孔内的压裂段应避开与其它的压裂钻孔存在交叉重叠的部位。
19、前述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法中，所述步骤s3中，钻孔切槽选取应避开压裂钻孔内围岩软弱、破碎部分。
20、本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明方法中，通过设置沿着工作面水平方向布置的竖向的压裂钻孔和垂直于工作面方向的横向的压裂钻孔，所有压裂钻孔施工完成后在煤层顶板上方形成纵横交错“井”字形水力压裂网络，再经过水力压裂后通过压裂扩展的水力压裂裂缝将坚硬的煤层顶板分割为一块块方块体，该方法能有效弱化破碎坚硬顶板，使得坚硬的煤层顶板充分破碎软化，提高煤层顶板垮落效率，实现采面随采随落，同时块状的煤层顶板能减少垮落顶板对工作面与巷道的冲击。
1.一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法，其特征在于：预先根据所要进行水力压裂的巷道地质资料与围岩性质，规划压裂钻孔（6）的布置位置，设计压裂钻孔（6）的参数；压裂钻孔（6）的布置分为两部分，分别为沿着工作面（2）水平方向布置的竖向的压裂钻孔（6）和垂直于工作面（2）方向的横向的压裂钻孔（6），所有压裂钻孔（6）施工完成后在煤层顶板（3）上方形成纵横交错的“井”字形水力压裂网络，再经过水力压裂后通过压裂扩展的水力压裂裂缝（13）将坚硬的煤层顶板（3）分割为一块块方块体，使得坚硬的煤层顶板（3）充分破碎软化，减少垮落的煤层顶板（3）对工作面（2）与巷道的冲击；
2.根据权利要求1所述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法，其特征在于：所述预先根据所要进行水力压裂的巷道地质资料与围岩性质，规划压裂钻孔（6）的布置位置，设计压裂钻孔（6）的参数为：通过顶板岩石的力学性质确定压裂钻孔（6）的间隔距离，通过巷道的资料确定压裂钻孔（6）布置的巷道位置。
3.根据权利要求1所述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法，其特征在于：所述压裂钻孔（6）的布置通过巷道图纸确定，横向的压裂钻孔（6）从煤层顶板（3）上方与之平行的石门中，以水平角度向煤层顶板（3）压裂区钻孔；竖向的压裂钻孔（6）优先选择从位于煤层上方煤层顶板（3）处且与压裂区顶板相近的巷道、石门中，以水平角度向煤层顶板（3）压裂区钻孔，若没有符合条件的巷道，则从工作面（2）两侧的巷道中，沿着工作面（2）水平方向以一定角度向煤层顶板（3）压裂区钻孔，角度大小为：
4.根据权利要求1所述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法，其特征在于：同向相邻的压裂钻孔（6）间距为10～15m；压裂钻孔（6）内的相邻压裂钻孔封隔段（12）间距为5m。
5.根据权利要求1所述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法，其特征在于：所述钻孔切槽（7）分为十字切槽与竖向切槽，当煤层顶板（3）中同一种岩性岩石厚度超过10m时，所有压裂钻孔（6）内均布置十字切槽；当煤层顶板（3）中同一种岩性岩石厚度小于等于10m时，所有压裂钻孔（6）内均布置竖向切槽。
6.根据权利要求1所述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法，其特征在于：所述钻孔切槽（7）长度≤10cm、深度≤3cm、宽度≤2cm，形状为菱型状。
7.根据权利要求1所述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法，其特征在于：所述步骤s4中，水力压裂过程为将封隔器（11）送至压裂钻孔（6）内的压裂段，水泵加压封孔后继续加压进行水力压裂，泄压后后退压裂下一段直至将整个压裂钻孔（6）所有的压裂段全部压裂，每一个压裂段的压裂时间应≥20min。
8.根据权利要求1所述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法，其特征在于：所述步骤s4中，水力压裂过程中，压裂钻孔（6）内的压裂段应避开与其它的压裂钻孔（6）存在交叉重叠的部位。
9.根据权利要求1所述的一种定向块状水力压裂治理巷道坚硬顶板方法，其特征在于：所述步骤s3中，钻孔切槽（7）选取应避开压裂钻孔（6）内围岩软弱、破碎部分。
