CN116771348A - 一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，其属于煤矿开采领域，其技术要点在于：其包括以下步骤：首先，在相邻的两个以上的工作面初始设计停采线附近的回采巷道不同位置处布置钻场，利用钻场内的千米钻机相向往坚硬顶板中打设平行于停采线的定向水平钻孔，钻孔的轨迹起始部分为曲线，主体部分为近似水平直线；为保证整个工作面的坚硬顶板可以完全切断，在相邻两个及以上工作面最外侧的两条回采巷道内均布置钻场并相向实施钻孔，使各自起始部分打设有切顶层位的水平钻孔；然后，在水平钻孔内开展水压致裂切断坚硬顶板，切断顶板应力传递路径，减弱顶板压力，从而确保大巷围岩的稳定性，同时缩短停采线煤柱宽度。

Description

一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法

技术领域

本发明涉及煤矿开采领域，具体而言，涉及一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法。

背景技术

煤矿井下开采进入到末采阶段时(工作面回采到停采线附近)，由于工作面回采形成的超前支承压力随着工作面的推进一直向前移动，从而使大巷处于采动影响范围内，直接影响大巷的围岩稳定性，巷道变形严重时会影响井下运输、通风、行人等工作，尤其是开采煤层的顶板硬岩较厚或埋深较大时，这种动压影响程度越大、范围越广。

因此，寻找一种减小大巷受末采采动影响从而提高其围岩稳定性的方法具有十分重要的意义。

目前，提高大巷围岩稳定的方法主要有以下两种：

(1)通过增加停采线煤柱宽度来减轻其采动影响，由常规的30m～50m增加到60～100m乃至150m，用距离换取大巷围岩稳定。但是，根据现场调研发现在坚硬顶板岩层、大采高工作面、埋深较大等条件下，增加停采线煤柱宽度对减轻动压影响的效果不太明显，如果继续大幅度增加护巷煤柱宽度，又会导致煤炭资源的大量损失。

(2)在预掘回撤通道内切顶卸压。为了不影响末采期间回采工作面的正常推进，工作面在推进到停采线之前时经常预先开掘回撤通道，从而避免回采作业与回撤通道作业的相互影响。而且为了减小末采期间工作面超前支承应力对大巷的采动影响，现场会在预掘的回撤通道内通过切顶卸压方法切断煤层上方的坚硬顶板，缩短末采期间的悬臂梁长度，降低对大巷的动压影响。

目前回撤通道内常用的切顶卸压方法有深孔预裂***和水压致裂两种，这些方法在现场实施中对保护大巷有较好的作用，但是存在两方面不足：其一是通过在回撤通道内垂直钻孔，虽然目的是切断基本顶的坚硬顶板，但无形中也增加了软弱顶板的钻孔工程量，尤其是切顶高度达到30m以上时，施工成本大幅增加。此外，放炮也存在一定的安全隐患；其二是预掘回撤通道在工作面末采期间受超前支承应力影响变形破坏严重，容易发生冒顶、两帮移进量大、底鼓严重、支护困难、顶板不易控制等问题，而且当工作面推进到回撤通道时容易发生压架、煤壁片帮等事故，从而影响煤矿安全高效生产。

因此，本专利提出一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，具体是通过在初始设计停采线附近不同位置处布置钻场，利用钻场内的千米钻机沿着工作面长度方向向坚硬顶板中打设定向水平钻孔，这些水平钻孔分布在距离初始设计停采线的不同位置处，然后在水平钻孔内开展水压致裂切断坚硬顶板，减小大巷围岩的压力，从而确保大巷围岩稳定，同时缩短停采线煤柱宽度。

发明内容

本发明提供了一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，旨在解决现有技术的问题。

一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，其包括以下步骤：

首先，在相邻的两个以上的工作面初始设计停采线附近的回采巷道不同位置处布置钻场，利用钻场内的千米钻机相向往坚硬顶板中打设平行于停采线的定向水平钻孔，钻孔的轨迹起始部分为曲线(此范围内的钻孔不在切顶层位)，主体部分为近似水平直线，为保证整个工作面的坚硬顶板可以完全切断，在相邻两个及以上工作面最外侧的两条回采巷道内均布置钻场并相向实施钻孔，使各自起始部分打设有切顶层位的水平钻孔；

然后在水平钻孔内开展水压致裂切断坚硬顶板，切断顶板应力传递路径，减弱顶板压力，从而确保大巷围岩的稳定性，同时缩短停采线煤柱宽度。

一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，包括以下步骤：

S1，收集回采工作面和受采动影响大巷的基础资料；

S2，测试拟保护大巷的围岩地质力学特征，包括：巷道顶板岩性及其层厚、围岩物理力学特性、地应力状态；

S3，设计千米水平钻孔参数与水压致裂参数；

所需设计千米水平钻孔参数包括：钻场位置、水平钻孔与停采线的相对位置及其间距、钻孔数量、钻孔层位；

所需设计水压致裂参数包括：水压压力、致裂方向、压裂区段；

S4，根据设计参数，在原设计停采线位置现场施工第一组千米水平钻孔，并开展水压致裂；

S5，工作面推进至原设计停采线时继续回采，同时对大巷两帮进行锚索补强，并实时监测拟保护大巷的围岩变形破坏情况。

S6，优化停采线煤柱宽度：工作面每次推进至预设组位切顶位置之前，如果大巷发生变形，停止工作面回采，此时优化停采线宽度为新停采线与第一组切顶位置之间的距离；

进一步，所述步骤S1包括：现场调研矿井工程地质概况并收集回采工作面和受采动影响大巷的基础资料，具体包括：大巷掘进作业规程、工作面回采作业规程、钻孔柱状图、采掘工程平面图、水文地质条件、构造情况、采动影响情况。

进一步，所述步骤S2包括：测试分析拟保护大巷的围岩地质力学特征，如巷道顶板岩性及其层厚、围岩物理力学特性、地应力状态等。然后根据矿方钻孔柱状图、以往回采工作面来压步距与煤层开采高度、采空区碎胀系数，进而确定对工作面来压起关键作用的坚硬岩层的层位、厚度。

进一步，所述步骤S3包括：所需设计千米水平钻孔参数需要结合坚硬顶板的岩性与厚度、坚硬顶板的垮落角、地应力测试结果来确定。其中，钻孔层位需要根据矿方钻孔柱状图、煤层开采高度、采空区碎胀系数、以及以往回采工作面来压步距与对工作面来压起关键作用的坚硬岩层层位等来确定；钻场位置为计划切顶的水平钻孔对应的两侧回采巷道位置；水平钻孔间隔5～20m，布置1～5组，具体数量依据切顶后大巷围岩变形破坏情况而定。所需设计水压致裂参数需要结合坚硬岩层的厚度、单轴抗压强度及地应力测试结果来确定。

进一步，所述步骤S4包括：拟在原设计停采线处设置第一个钻场，之后在钻场内安装千米定向钻机，然后从第一个钻场开始利用钻场内的千米钻机相向往坚硬顶板中打设平行于停采线的定向水平钻孔，钻孔的轨迹起始部分为曲线(此范围内的钻孔不在切顶层位)，主体部分为近似水平直线，为保证整个工作面的坚硬顶板可以完全切断，在相邻两个及以上工作面最外侧的两条回采巷道内均设置钻场并相向实施钻孔，使各自起始部分打设有切顶层位的水平钻孔。

进一步，步骤S4中水平钻孔的间距根据坚硬岩层的厚度、岩性、强度、结构、地应力等岩层条件，及压裂工艺、参数、压裂设备的能力等确定，以形成有效的裂隙网络。每个钻场中打孔的个数与所切坚硬顶板的厚度的关系是：

所切坚硬顶板的厚度小于5m时垂直方向打1个钻孔；

所切坚硬顶板的厚度为5～10m时垂直方向打2个钻孔。

进一步，步骤S5包括：

工作面推进至原设计停采线时继续回采，在钻场内布置高压注水泵，每当一个钻场钻孔结束后在该钻场开始进行水压致裂；钻孔布置在坚硬岩层中，每个钻孔采用后退式多次压裂，孔内每隔10～30m压裂一次，每次压裂时间不小于30min，压裂时水头方向一定要垂直于巷道顶板即竖直方向，待水压压力突然大幅下降时停止该段压裂，如此反复将该水平钻孔内的坚硬岩层压裂完为止；同时对大巷两帮进行锚索补强，并实时监测拟保护大巷的围岩变形破坏情况。如顶板离层情况、顶板下沉量、底鼓量以及两帮移进量等。

进一步，步骤S6中包括：当工作面推进至第二组切顶位置之前，如果大巷发生变形，停止工作面回采，此时优化停采线宽度为新停采线与第一组切顶位置之间的距离；当工作面推进至第二组切顶位置时，如果大巷未发生变形，开始实施第二组水平钻孔及其水压致裂，并继续往前回采，如此往复至大巷开始变形，此时优化停采线宽度为新停采线与第一组切顶位置之间的距离。综合考虑末采停采线煤柱宽度与停采后停采线煤柱应力大小、工作面停采后变形大小、工作面超前应力影响范围以及煤柱完整性及巷道裂隙发育程度，薄煤层(1.3米以下)开采时，末采停采线距离为10-30米；中厚煤层(1.3-3.5米)开采时，末采停采线距离为30-60米；厚煤层(3.5-8米)开采时，末采停采线距离为60-90米；特厚煤层(8米以上)开采时，末采停采线距离为90-120米。

本申请的有益效果在于：

第一，本申请的基础构思在于：本申请突破以往常规的末采期间在预掘回撤通道内切顶卸压，考虑到传统施工垂直切顶钻孔受工作面内很多作业影响的问题，提出“在原设计停采线附近布置钻场，不用预掘回撤通道，提前施工千米定向水平钻孔，并在孔内进行水压致裂，切断顶板应力传递路径，减弱末采时大巷的顶板压力和煤柱上的载荷”，一方面提高末采期间大巷的围岩稳定，另一方面减小停采线煤柱宽度，提高煤炭资源回收率。

第二，本申请的第二个发明构思在于：传统施工垂直切顶需打孔经过软岩层位到达关键硬岩层位，尤其是切顶高度达到30m以上时，增加了软弱顶板的钻孔工程量，造成钻孔工程量大的问题。而千米定向水平钻孔工艺则是通过定向开孔直接到达关键硬岩层位，在硬岩层位中进行水平钻孔，从而减少钻孔工程量。

第三，本申请的第三个发明构思在于：合考虑末采停采线煤柱宽度与停采后停采线煤柱应力大小、工作面停采后变形大小、工作面超前应力影响范围以及煤柱完整性及巷道裂隙发育程度，薄煤层(1.3米以下)开采时，末采停采线距离为10-30米；中厚煤层(1.3-3.5米)开采时，末采停采线距离为30-60米；厚煤层(3.5-8米)开采时，末采停采线距离为60-90米；特厚煤层(8米以上)开采时，末采停采线距离为90-120米。上述施工信息是本申请首次提出的。

第四，本申请的实施情况：在实例一中，根据切顶层位厚度以及岩性等地质信息，在其中打设两组共计8个水平钻孔，一组在切顶层位2.3m处，一组在切顶层位4.6m处。采用该方法后停采线煤柱宽度由以往的120m优化为90m，缩短了30m。在实例二中，根据切顶层位厚度以及岩性等地质信息，在其中打设共计4个水平钻孔。采用该方法后停采线煤柱宽度由以往的110m优化为80m，缩短了30m。在实例三中，根据切顶层位厚度以及岩性等地质信息，在其中打设两组共计6个水平钻孔，一组在切顶层位2.7m处，一组在切顶层位7.5m处。采用该方法后停采线煤柱宽度由以往的80m优化为56m，缩短了24m。

附图说明

图1是实施例1的设计示意图。

图2是图1中的Ⅰ-Ⅰ剖面图。

图3是图1中的Ⅱ-Ⅱ剖面图。

图4是实施例2的设计示意图。

图5是图4中的Ⅰ-Ⅰ剖面图。

图6是图4中的Ⅱ-Ⅱ剖面图。

图7是实施例3的设计示意图。

图8是图7中的Ⅰ-Ⅰ剖面图。

图9是图7中的Ⅱ-Ⅱ剖面图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

以下结合附图由具体实例对本发明的具体实施方式进一步说明。

实施例一：炭窑坪煤业综放工作面

如图1-3所示：本发明所提供的一种定向水平钻配合水压致裂切顶卸压减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱宽度的方法，其所述方法是按下列步骤进行的：

步骤Ⅰ、现场调研矿井工程地质概况，并测试分析拟保护巷道的围岩地质力学特征，如岩层结构及其厚度、围岩物理力学性质、水文地质条件、构造情况、采动影响情况等，然后采用水压致裂法测量该巷道地应力，了解到最大主应力为水平应力，其大小为15.8MPa，与巷道轴向垂直，最小主应力为水平应力，其大小为8.5MPa，与巷道轴向平行。

步骤Ⅱ、根据矿方钻孔柱状图、以往回采工作面初次来压步距23.0m、煤厚5.85m(采用综放开采，采高3.1m，放煤高度2.75m)、采空区碎胀系数1.4，确定了对工作面来压起关键作用的坚硬岩层的为距巷道顶板为15.1m的石灰岩，其岩层厚度为7.0m。

步骤Ⅲ、设计千米水平钻孔参数与水压致裂参数，具体的说，千米水平钻孔参数设计为：根据所切顶高度设计钻孔长度为200m，每个钻场打2个钻孔；水压致裂参数设计为：水压压力为20MPa、压裂区段要确保裂缝贯通该层坚硬岩层。

步骤Ⅳ、确定切顶层位高度及钻孔长度与个数后，自停采线起设置第一个钻场，在钻场内安装千米定向钻机，然后从第一个钻场开始打孔，每个钻场在切顶层位2.3m、4.6m垂直高度各打1个钻孔。钻孔的轨迹起始部分为曲线，主体部分为近似水平直线。为保证整个工作面的坚硬顶板可以完全切断，在相邻两个及以上工作面最外侧的两条回采巷道内均设置钻场并相向实施钻孔，使各自起始部分打设有切顶层位的水平钻孔。

步骤Ⅴ、工作面推进至原设计停采线时继续回采，在钻场内布置高压注水泵，每当一个钻场钻孔结束后在该钻场开始进行水压致裂；钻孔布置在坚硬岩层中，每个钻孔采用后退式多次压裂，孔内每隔10～30m压裂一次，每次压裂时间不小于30min，压裂时水头方向一定要垂直于巷道顶板，待水压压力突然大幅下降时停止该段压裂，如此反复将该水平钻孔内的坚硬岩层压裂完为止；同时对大巷两帮进行锚索补强，并实时监测拟保护大巷的围岩变形破坏情况。如顶板离层情况、顶板下沉量、底鼓量以及两帮移进量等。

步骤Ⅵ、随着工作面的继续回采，在距第一个钻场10m处布置第二个钻场，继续打设水平钻孔并开展水压致裂，如此往复，至第四个钻场(距第一个钻场间距30m)附近时，通过矿压监测发现大巷围岩的变形速率有轻微上升趋势，立即停止回采。因此，该综放工作面通过该方法作用后,停采线煤柱宽度由以往的120m优化为90m，缩短了30m。

实施例二：付家焉煤业综放工作面

如图1-3所示：本发明所提供的一种定向水平钻配合水压致裂切顶卸压减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱宽度的方法，其所述方法是按下列步骤进行的：

步骤Ⅰ、现场调研矿井工程地质概况，并测试分析拟保护巷道的围岩地质力学特征，如岩层结构及其厚度、围岩物理力学性质、水文地质条件、构造情况、采动影响情况等，然后采用水压致裂法测量该巷道地应力，了解到最大主应力为水平应力，其大小为20.8MPa，与巷道轴向垂直，最小主应力为水平应力，其大小为11.8MPa，与巷道轴向平行。

步骤Ⅱ、根据矿方钻孔柱状图、以往回采工作面初次来压步距29.4m、煤厚6.5m(采用综放开采，采高3.2m，放煤高度3.3m)、采空区碎胀系数1.2，确定了对工作面来压起关键作用的坚硬岩层的为距巷道顶板为12.2m的石灰岩，其岩层厚度为5.0m。

步骤Ⅲ、设计千米水平钻孔参数与水压致裂参数，具体的说，千米水平钻孔参数设计为：根据所切顶高度设计钻孔长度为350m，每个钻场打1个钻孔；水压致裂参数设计为：水压压力为30MPa、压裂区段要确保裂缝贯通该层坚硬岩层。

步骤Ⅳ、确定切顶层位高度及钻孔长度与个数后，自停采线起设置第一个钻场，在钻场内安装千米定向钻机，然后从第一个钻场开始打孔，每个钻场打1个钻孔。钻孔的轨迹起始部分为曲线，主体部分为近似水平直线。为保证整个工作面的坚硬顶板可以完全切断，在相邻两个及以上工作面最外侧的两条回采巷道内均设置钻场并相向实施钻孔，使各自起始部分打设有切顶层位的水平钻孔。

步骤Ⅴ、工作面推进至原设计停采线时继续回采，在钻场内布置高压注水泵，每当一个钻场钻孔结束后在该钻场开始进行水压致裂；钻孔布置在坚硬岩层中，每个钻孔采用后退式多次压裂，孔内每隔10～30m压裂一次，每次压裂时间不小于30min，压裂时水头方向一定要垂直于巷道顶板，待水压压力突然大幅下降时停止该段压裂，如此反复将该水平钻孔内的坚硬岩层压裂完为止；同时对大巷两帮进行锚索补强，并实时监测拟保护大巷的围岩变形破坏情况。如顶板离层情况、顶板下沉量、底鼓量以及两帮移进量等。

步骤Ⅵ、随着工作面的继续回采，在距第一个钻场10m处布置第二个钻场，继续打设水平钻孔并开展水压致裂，如此往复，至第四个钻场(距第一个钻场间距30m)附近时，通过矿压监测发现大巷围岩的变形速率有轻微上升趋势，立即停止回采。因此，该综放工作面通过该方法作用后,停采线煤柱宽度由以往的110m优化为80m，缩短了30m。

实施例三：碾焉煤业综采工作面

如图4-6所示：本发明所提供的一种千米定向钻孔切顶卸压减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱宽度的方法，其所述方法是按下列步骤进行的：

步骤Ⅰ、现场调研矿井工程地质概况，并测试分析拟保护巷道的围岩地质力学特征，如岩层结构及其厚度、围岩物理力学性质、水文地质条件、构造情况、采动影响情况等，然后采用水压致裂法测量该巷道地应力，了解到最大主应力为垂直应力，其大小为11.5MPa，与巷道轴向垂直，最小主应力为水平应力，其大小为7.8MPa，与巷道轴向平行。

步骤Ⅱ、根据矿方钻孔柱状图、以往回采工作面来压步距25m左右与煤层开采高度2.65m、采空区碎胀系数1.3，确定了对工作面来压起关键作用的坚硬岩层的为距巷道顶板为10.0m的石灰岩，其岩层厚度为9.95m。

步骤Ⅲ、设计千米水平钻孔参数与水压致裂参数，具体的说，千米水平钻孔参数设计为：根据所切顶高度设计钻孔长度为550m，每个钻场在确定层位2.7m、7.5m垂直高度各打1个钻孔。水压致裂参数设计为：水压压力为20MPa、压裂区段要确保裂缝贯通该层坚硬岩层。

步骤Ⅳ、确定切顶层位高度及钻孔长度与个数后，自停采线起设置第一个钻场，在钻场内安装千米定向钻机，然后从第一个钻场开始打孔，每个钻场在切顶层位2.7m、7.5m垂直高度各打1个钻孔。钻孔的轨迹起始部分为曲线，主体部分为近似水平直线。为保证整个工作面的坚硬顶板可以完全切断，在相邻两个及以上工作面最外侧的两条回采巷道内均设置钻场并相向实施钻孔，使各自起始部分打设有切顶层位的水平钻孔。

步骤Ⅴ、工作面推进至原设计停采线时继续回采，在钻场内布置高压注水泵，每当一个钻场钻孔结束后在该钻场开始进行水压致裂；钻孔布置在坚硬岩层中，每个钻孔采用后退式多次压裂，孔内每隔10～30m压裂一次，每次压裂时间不小于30min，压裂时水头方向一定要垂直于巷道顶板，待水压压力突然大幅下降时停止该段压裂，如此反复将该水平钻孔内的坚硬岩层压裂完为止；同时监测拟保护大巷的围岩变形破坏情况，如顶板离层情况、顶板下沉量、底鼓量以及两帮移进量等。

步骤Ⅵ、随着工作面的继续回采，在距第一个钻场12m处布置第二个钻场，继续打设水平钻孔并开展水压致裂，如此往复，至第三个钻场(距第一个钻场间距24m)附近时，通过矿压监测发现大巷围岩的变形速率有轻微上升趋势，立即停止回采。因此，该综放工作面通过该方法作用后,停采线煤柱宽度由以往的80m优化为56m，缩短了24m。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (10)

1.一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

首先，在相邻的两个以上的工作面初始设计停采线附近的回采巷道不同位置处布置钻场，利用钻场内的千米钻机相向往坚硬顶板中打设平行于停采线的定向水平钻孔，钻孔的轨迹起始部分为曲线，主体部分为近似水平直线；为保证整个工作面的坚硬顶板可以完全切断，在相邻两个及以上工作面最外侧的两条回采巷道内均布置钻场并相向实施钻孔，使各自起始部分打设有切顶层位的水平钻孔；

然后，在水平钻孔内开展水压致裂切断坚硬顶板，切断顶板应力传递路径，减弱顶板压力，从而确保大巷围岩的稳定性，同时缩短停采线煤柱宽度。

2.一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，收集回采工作面和受采动影响大巷的基础资料；

S2，测试拟保护大巷的围岩地质力学特征，包括：巷道顶板岩性及其层厚、围岩物理力学特性、地应力状态；

S3，设计千米水平钻孔参数与水压致裂参数；

所需设计千米水平钻孔参数包括：钻场位置、水平钻孔与停采线的相对位置及其间距、钻孔数量、钻孔层位；

所需设计水压致裂参数包括：水压压力、致裂方向、压裂区段；

S4，根据设计参数，在原设计停采线位置现场施工第一组千米水平钻孔，并开展水压致裂；

S5，工作面推进至原设计停采线时继续回采，同时对大巷两帮进行锚索补强，并实时监测拟保护大巷的围岩变形破坏情况；

S6，优化停采线煤柱宽度：工作面每次推进至预设组位切顶位置之前，如果大巷发生变形，停止工作面回采，此时优化停采线宽度为新停采线与第一组切顶位置之间的距离。

3.根据权利要求2所述的一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：现场调研矿井工程地质概况并收集回采工作面和受采动影响大巷的基础资料，具体包括：大巷掘进作业规程、工作面回采作业规程、钻孔柱状图、采掘工程平面图、水文地质条件、构造情况、采动影响情况。

4.根据权利要求2所述的一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：首先测试分析拟保护大巷的围岩地质力学特征：巷道顶板岩性及其层厚、围岩物理力学特性、地应力状态，然后根据矿方钻孔柱状图、以往回采工作面来压步距与煤层开采高度、采空区碎胀系数，进而确定对工作面来压起关键作用的坚硬岩层的层位、厚度。

5.根据权利要求2所述的一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：所需设计千米水平钻孔参数需要结合坚硬顶板的岩性与厚度、坚硬顶板的垮落角、地应力测试结果来确定；其中，钻孔层位需要根据矿方钻孔柱状图、煤层开采高度、采空区碎胀系数、以及以往回采工作面来压步距与对工作面来压起关键作用的坚硬岩层层位等来确定；钻场位置为计划切顶的水平钻孔对应的两侧回采巷道位置；水平钻孔间隔5～20m，布置1～5组，具体数量依据切顶后大巷围岩变形破坏情况而定；所需设计水压致裂参数需要结合坚硬岩层的厚度、单轴抗压强度及地应力测试结果来确定。

6.根据权利要求2所述的一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：拟在原设计停采线处设置第一个钻场，之后在钻场内安装千米定向钻机，然后从第一个钻场开始利用钻场内的千米钻机相向往坚硬顶板中打设平行于停采线的定向水平钻孔，钻孔的轨迹起始部分为曲线，主体部分为近似水平直线，为保证整个工作面的坚硬顶板可以完全切断，在相邻两个及以上工作面最外侧的两条回采巷道内均设置钻场并相向实施钻孔，使各自起始部分打设有切顶层位的水平钻孔。

7.根据权利要求2所述的一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，其特征在于，步骤S4中水平钻孔的间距根据坚硬岩层的厚度、岩性、强度、结构、地应力等岩层条件，及压裂工艺、参数、压裂设备的能力等确定，以形成有效的裂隙网络；

每个钻场中打孔的个数与所切坚硬顶板的厚度的关系是：

所切坚硬顶板的厚度小于5m时垂直方向打1个钻孔；

所切坚硬顶板的厚度为5～10m时垂直方向打2个钻孔。

8.根据权利要求2所述的一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，其特征在于，步骤S5包括：

工作面推进至原设计停采线时继续回采，在钻场内布置高压注水泵，每当一个钻场钻孔结束后在该钻场开始进行水压致裂；钻孔布置在坚硬岩层中，每个钻孔采用后退式多次压裂，孔内每隔10～30m压裂一次，每次压裂时间不小于30min，压裂时水头方向一定要垂直于巷道顶板即竖直方向，待水压压力突然大幅下降时停止该段压裂，如此反复将该水平钻孔内的坚硬岩层压裂完为止；同时对大巷两帮进行锚索补强，并实时监测拟保护大巷的围岩变形破坏情况。如顶板离层情况、顶板下沉量、底鼓量以及两帮移进量等。

9.根据权利要求2所述的一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，其特征在于：

步骤S6中包括：

当工作面推进至第二组切顶位置之前，如果大巷发生变形，停止工作面回采，此时优化停采线宽度为新停采线与第一组切顶位置之间的距离；

当工作面推进至第二组切顶位置时，如果大巷未发生变形，开始实施第二组水平钻孔及其水压致裂，并继续往前回采，如此往复至大巷开始变形，此时优化停采线宽度为新停采线与第一组切顶位置之间的距离。

10.根据权利要求9所述的一种减小末采时大巷动压影响并优化停采线煤柱的方法，其特征在于：采高和停采线距离关系其采用下式得到：

当m≤1.3m时，x的取值范围为[10m，30m]；

当1.3＜m≤3.5m时，x的取值范围为(30m，60m]；

当3.5＜m≤8m时，x的取值范围为(60m，90m]；

当8＜m时，x的取值范围为(90m，120m]。