冲击地压卸压解危方法

文档序号:5348143
专利名称:冲击地压卸压解危方法
技术领域
本发明涉及采矿行业,特别是在强冲击地压危险区卸压解危体系综合运用的ー种冲击地压卸压解危方法。
背景技术
煤矿开采达到一定深度时,由于地应力、采动应力及构造应力的共同作用,大多数矿井不同程度地受到冲击地压的威胁,加上煤层本身的冲击倾向性、开采技术条件及地质因素,冲击地压会显现日益严重,随着开采深度的増加,冲击地压显现越来越頻繁。冲击强度与破坏程度越来越大,特别是开采深度达到地表500m以下时发生尤为频繁和強烈,严重威胁安全生产。对于各冲击地压矿井针对不同地质构造、采掘面应カ集中程度,现有的冲击地压 卸压措施,在实际应用中过于单一,不能有效预防冲击地压灾害的发生,从而达不到弱化煤层冲击倾向性的预期效果,不能很好的解决由于冲击地压造成的不安全隐患,因此冲击地压卸压解危上的改进和创新是必须解决的技术问题。

发明内容
针对上述情況,为克服现有技术之缺陷,本发明之目的就是提供一种冲击地压卸压解危方法,可有效解决冲击地压卸压解危,确保煤矿安全的问题。本发明解决的技术方案是,采用冲击地压卸压解危三级体系,该三级体系包括一级本煤层卸压、ニ级围岩卸压、三级开采解放层卸压,具体是
一级本煤层卸压
(1)本煤层卸压爆破在已确认具有冲击危险的区域,通过对煤体实施爆破,以达到解除冲击危险的一种治通措施;
(2)卸压钻孔针对煤层内存在的较大内应力,采取巷壁打眼,制造自由空间,使应カ重新分布,改变了煤体压カ释放角度或方向,使煤体应カ释放在松动圈以外,从而达到保护巷道支架稳定和有效断面的措施;
(3)煤层注水通过钻孔,将压力和水溶液注入煤体,増加水分,以改变煤的物理力学性质,减弱或消除煤层冲击地压能力的一种防范措施;
ニ级围岩卸压
(1)断底爆破对煤层顶板实施爆破,以达到解除顶板压力的一种治理措施;
(2)断顶爆破对煤层底板实施爆破,以达到解除底板压カ的一种治理措施;
(3)水力压裂将压裂液高压注入煤体原有的和压裂后出现的裂缝、孔隙内,克服最小主应カ和煤岩体的破裂压力,扩宽并伸展和沟通这些裂缝,进而在煤岩体中产生更多的人造裂缝与裂隙,从而增加煤层的裂隙,改变煤体应カ大小及方向,使应カ向煤岩体深部转移,以达到释放冲击地压和解除局部应カ集中的效果;
三级开采解放层卸压在一定条件下,选择比较安全的煤层或煤体首先进行开采,形成采空区和自然冒落拱后发生卸荷作用,防止或缓解冲击地压以及冒顶的ー种办法。本发明方法稳定可靠,卸压解危效果好,实现矿井的三级卸压解危体系,通过井下不同地质构造特点并结合采掘面应カ集中程度,有针对性的进行综合运用各项措施,在措施实施后,结合现场应用情况,对采掘面应カ集中程度结合监测情况进行分析,为下ー步优化解危參数提供依据,通过该体系的建立和实施,最终达到应カ释放或应カ向深部转移的目的,实现冲击地压防治,有效保证煤矿的安全生产,经济和社会效益巨大。


图I为本发明冲击地压卸压解危三级体系框不图。图2为本发明的采煤工作面爆破钻孔布置图。 图3为图2中A-A向截面示图。图4为本发明的掘进工作面迎头及两帮爆破孔布置示意图。图5为图4中C-C向截面示图。图6为图4中B-B向截面示图。图7为本发明的采煤工作面卸压钻孔布置示意图。图8图7中D-D向截面示图。图9为本发明的采煤工作面注水钻孔布置示意图。图10为图9中E-E向截面示图。图11为本发明的掘进工作面迎头及两帮注水孔布置示意图。图12为图11中F-F向截面示图。图13为图11中G-G向截面示图。图14为本发明的采煤工作面断底爆破示意图。图15为图14中H-H向截面示图。图16为本发明的采煤工作面断顶爆破示意图。图17为图16中I-I向截面示图。图18为本发明的采煤工作面水力压裂布置示意图。图19为图18中J-J向截面示图。图20为本发明的开采解放层示意图。在上述附图中,其中,ト回风巷,2-爆破钻孔(炮眼),3-炸药,4-采煤工作面,5-运输巷子,6-煤层顶板,7-煤层,8-煤层底板,9-垮落区,10-注水钻孔,11-断底爆破孔,12-断顶爆破孔,13-水力压裂孔,14-高应カ区,15-卸压拱,16-采空区,17-开采解放层,18-岩石,19-被开采解决层,20-被解放的煤体。
具体实施例方式以下结合附图和实际情况对本发明的具体实施方式
作详细说明。由图I所示,本发明是采用三级体系对冲击地压进行卸压解危,所述的三级体系是ー级本煤层卸压、ニ级围岩卸压、三级开采解放层卸压;
其中一级本煤层卸压方法是,采用本煤层卸压爆破、卸压钻孔、煤层注水,分别是
(I)本煤层深孔爆破采煤掘进期间,在迎头、运输巷上帮及回风巷、运输巷下帮布置爆破炮眼(又称爆破钻孔),炮眼间距均为5m,孔深15-30m,孔径75mm,距底板I. 5m,炮眼每孔装药量8-10kg,封泥长度大于3m,正向装药,双雷管起爆(见图2、3、4、5、6);
(2)卸压钻孔对采煤掘进工作面两帮收敛速度快、变形量较大的地点钻孔卸压,钻孔间距O. 6-1. 2m,孔深15-60m,孔径125mm,距底板I. 5m (见图7、8);
(3)煤层注水采煤掘进期间在迎头、回风巷下帮及运输巷上帮进行注水卸压,采煤期间在工作前方或回风巷下帮及运输巷上帮面前300m范围进行超前注水卸压,注水孔间距10-20m,孔深120m,孔径75mm,距 底板I. 5m,注水压カ12MPa,使用乳化液泵进行供水(见图9、10、11、12、13);
ニ级围岩卸压方法是,采用断底爆破、断顶爆破、水力压裂,分别是
(1)断底爆破在运输巷打炮眼,炮眼间距5m,炮眼钻孔方向为俯角45°,孔深25m,孔径 75mm (见图 14,15);
(2)断顶爆破在运输巷打炮眼,炮眼间距5m,炮眼钻孔方向为仰角60°,孔深25m,孔径 75mm (见图 16,17);
(3)水力压裂在回风巷下帮及运输巷上帮进行水カ压裂,钻孔间距20m,孔深65-75m,孔径75mm,距底板I. 5m,注水压カ40MPa,高压管路最高承受压カ为50MPa,封孔器抗压强度不低于40MPa (见图18、19);
三级开采解放层卸压方法是,开采解放层形成采空区和卸压拱后,在被开采解放层内被解放的煤体中布置工作面(见图20)。本发明方法稳定可靠,并经在三门峡地区煤矿,如义马煤矿多个地表500m以下深部开采的矿井应用,效果非常好,不但易操作,而且成本低,安全性高,准确预防冲击地压灾害的发生,达到及时弱化煤层冲击倾向性的预期效果,有效防治了多次因冲击地压造成的
安全隐患。本发明与现有技术相比,具有以下突出的实质性特点和显著的进步采用三级卸压解危体系,大范围采区卸压、工作面围岩卸压(断底爆破、断顶爆破、水力压裂)和本煤层卸压(本煤层卸压爆破、卸压钻孔、煤层注水),通过井下不同地质构造特点并结合采掘面应力集中程度,有针对性的进行综合运用各项措施,在措施实施后,结合现场应用情况,对采掘面应カ集中程度结合监测情况进行分析,为下ー步优化解危參数提供依据,通过该体系的建立和实施,最终达到应カ释放或应カ向深部转移的目的,实现冲击地压防治,确保煤矿的安全生产,经济和社会效益巨大。
权利要求
1.一种冲击地压卸压解危方法,其特征在于,采用三级体系对冲击地压进行卸压解危,所述的三级体系是一级本煤层卸压、二级围岩卸压、三级开采解放层卸压; 其中一级本煤层卸压方法是,采用本煤层卸压爆破、卸压钻孔、煤层注水,分别是 (1)本煤层深孔爆破采煤掘进期间,在迎头、运输巷上帮及回风巷、运输巷下帮布置爆破炮眼,炮眼间距均为5m,孔深15-30m,孔径75mm,距底板I. 5m,炮眼每孔装药量8-lOkg,封泥长度大于3m,正向装药,双雷管起爆; (2)卸压钻孔对采煤掘进工作面两帮收敛速度快、变形量较大的地点钻孔卸压,钻孔间距O. 6-1. 2m,孔深15_60m,孔径125mm,距底板I. 5m ; (3)煤层注水采煤掘进期间在迎头、回风巷下帮及运输巷上帮进行注水卸压,采煤期间在工作前方或回风巷下帮及运输巷上帮面前300m范围进行超前注水卸压,注水孔间距10-20m,孔深120m,孔径75臟,距底板I. 5m,注水压力12MPa,使用乳化液泵进行供水; 二级围岩卸压方法是,采用断底爆破、断顶爆破、水力压裂,分别是 (1)断底爆破在运输巷打炮眼,炮眼间距5m,炮眼钻孔方向为俯角45°,孔深25m,孔径 75mm ; (2)断顶爆破在运输巷打炮眼,炮眼间距5m,炮眼钻孔方向为仰角60°,孔深25m,孔径 75mm ; (3)水力压裂在回风巷下帮及运输巷上帮进行水力压裂,钻孔间距20m,孔深65-75m,孔径75mm,距底板I. 5m,注水压力40MPa,高压管路最高承受压力为50MPa,封孔器抗压强度不低于40MPa ; 三级开采解放层卸压方法是,开采解放层形成采空区和卸压拱后,在被开采解放层内被解放的煤体中布置工作面。
全文摘要
本发明涉及冲击地压卸压解危方法,可有效解决冲击地压卸压解危,确保煤矿安全的问题,方法是,本煤层卸压爆破,针对煤层内存在的较大内应力,采取巷壁打眼,制造自由空间,使应力重新分布,通过钻孔,将压力和水溶液注入煤体,增加水分,对煤层顶板实施爆破,对煤层底板实施爆破,将压裂液高压注入煤体原有的和压裂后出现的裂缝、孔隙内,扩宽并伸展和沟通这些裂缝,增加煤层的裂隙,改变煤体应力大小及方向,使应力向煤岩体深部转移,选择安全的煤层或煤体进行开采,形成采空区和自然冒落拱后发生卸荷作用,防止或缓解冲击地压以及冒顶,本发明方法稳定可靠,卸压解危效果好,实现冲击地压防治,有效保证煤矿的安全生产,经济和社会效益巨大。
文档编号E21C41/16GK102678120SQ20121015528
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者丁传宏, 刘军, 吴凯, 姜红兵, 张毅, 李俊营, 王世超, 韩荣军, 马建军 申请人:河南大有能源股份有限公司
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