断底煤钻孔结合爆破卸压的冲击地压防治方法与流程

本发明涉及煤矿安全开采领域，具体是一种断底煤钻孔结合爆破卸压的冲击地压防治方法。

背景技术：

随着矿井开采深度的增加，开采范围的扩大，开采边界条件的复杂化，地应力和煤岩体能量更大，严重威胁矿井安全生产。在我国煤矿冲击地压防治过程中执行预测、防治、检验和安全防护“四位一体”的综合防治措施。冲击地压矿井通常采用开采保护层、卸压爆破、注水卸压等解危措施，提前释放冲击能量，转移高应力集中，降低冲击危险性，避免冲击地压的发生。但由于地质环境因素的影响，一些解危措施适用性差，解危效果差，很难达到降低冲击危险性的目的，特别是因地质构造和开采条件的限制，巷道中留有底煤时，底板成为支护的薄弱点易形成水平应力集中，且底煤抗拉抗剪强度比岩层弱，在压缩变形过程中内部积聚的较高的弹性能量。当其断裂过程中会释放大量的能量而造成底板型冲击动力显现。可见，矿井冲击地压在治理上还没有从根本上达到有效控制的程度，需要对冲击地压卸压解危措施进行进一步的改进和创新。

因此，需要一种断底煤钻孔结合爆破卸压的冲击地压防治方法，根据底煤厚度采取不同的钻孔布置方式及钻孔爆破卸压，能够解决现有冲击地压煤层留底煤冲击地压防治技术的不足，能够有效防治底板冲击地压的发生，提高冲击地压的防治效果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种断底煤钻孔结合爆破卸压的冲击地压防治方法，根据底煤厚度采取不同的钻孔布置方式及钻孔爆破卸压，能够解决现有冲击地压煤层留底煤冲击地压防治技术的不足，能够有效防治底板冲击地压的发生，提高冲击地压的防治效果。

本发明的断底煤钻孔结合爆破卸压的冲击地压防治方法，包括以下步骤：a.确定需要进行冲击地压防治的防治区域；b.在所述防治区域内钻出卸压钻孔组以释放巷道底煤聚积的弹性能；所述卸压钻孔组包括的多个侧部钻孔和多个底部钻孔；多个所述侧部钻孔沿纵向均匀分布于巷道的两帮，且侧部钻孔以朝巷道横向向外倾斜的方式钻进；多个所述底部钻孔以矩形阵列的方式分布于所述巷道的底板；

进一步，所述侧部钻孔的孔眼与底板的距离为0.05-0.15m，且侧部钻孔以与底板形成45°角的方式钻进至煤层底板；

进一步，所述侧部钻孔沿巷道纵向的间距为0.4-0.5m；

进一步，在所述步骤b中，当所述底煤的厚度范围为0.5-3m时，所述底部钻孔垂直于巷道底板钻进且每排底部钻孔之间的间距为4-6m；

进一步，在所述步骤b中，当所述底煤的厚度大于3m时，所述底部钻孔以沿巷道纵向倾斜的方式钻进；

进一步，所述底部钻孔与巷道底板之间的夹角为60°-70°；

进一步，沿巷道纵向依次排列的五排所述底部钻孔形成一个底部钻孔组，每个所述底部钻孔组的第一排、第三排和第五排底部钻孔为断底自由孔；每个所述底部钻孔组的第二排和第四排底部钻孔为断底爆破孔；

本发明的断底煤钻孔结合爆破卸压的冲击地压防治方法还包括步骤c.对所述断底爆破孔进行装药爆破。

本发明的有益效果是：本发明的断底煤钻孔结合爆破卸压的冲击地压防治方法，在具有冲击地压危险煤层的掘进工作面，对留有底煤的区域通过采用工程类比、现场监测等技术手段，并结合煤层赋存条件及开采技术条件综合分析判定冲击地压危险的程度，根据分析判定出的低压危险程度确定出需要进行地压冲击防治的防治区域。然后在防治区域内钻出卸压钻孔，卸压钻孔包括侧部钻孔和底部钻孔，侧部钻孔设置在巷道两帮并以朝巷道横向向外倾斜的方式钻进，底部钻孔以矩形阵列的方式分布于所述巷道的底板，根据底煤厚度采取不同的底部钻孔布置方式及钻孔爆破卸压，能够解决现有冲击地压煤层留底煤冲击地压防治技术的不足，能够有效防治底板冲击地压的发生，提高冲击地压的防治效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本实施例中第一种卸压钻孔的布置示意图；

图2为本实施例中第一种卸压钻孔的布置剖面图；

图3为本实施例中第二种卸压钻孔的布置示意图；

图4为本实施例中第二种卸压钻孔的布置剖面图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图；如图所示，本实施例的断底煤钻孔结合爆破卸压的冲击地压防治方法包括以下步骤：a.确定需要进行冲击地压防治的防治区域；在具有冲击地压危险煤层的掘进工作面，采用钻屑法对留有底煤的区域通过施工直径42～50mm钻孔，根据排出的煤粉量、钻屑粒度及相关的动力现象并结合探测的底煤厚度综合分析判定冲击地压危险的程度。b.在所述防治区域内钻出卸压钻孔组以释放巷道底煤聚积的弹性能；所述卸压钻孔组包括的多个侧部钻孔和多个底部钻孔；多个所述侧部钻孔沿纵向均匀分布于巷道的两帮(本文中，纵向指的是巷道掘进的方向)，且侧部钻孔以朝巷道横向向外倾斜的方式钻进；多个所述底部钻孔以矩形阵列的方式分布于所述巷道的底板；对于底煤厚度大于等于0.5m的区域，直接施工76mm侧部钻孔和底部钻孔，侧部钻孔布置方式是，沿顺槽两帮底角布置，其孔沿距底板距离为0.1m，与底板成45°夹角，沿纵向相邻的钻孔间距为0.5m，终孔至煤层底板；底部钻孔沿巷道掘进方向布置多排，巷道每掘进5m施工一排，每排布置4个钻孔，钻孔间距为0.6～0.8m。

巷道开挖后，巷道空间四周因承受上覆岩层自重应力而产生高于原岩应力的侧向支撑压力，巷道底板及两帮附近在侧向支承压力和水平挤压的作用下产生应力集中，容易积聚大量的弹性能。本实施例中，所述侧部钻孔的孔眼与底板的距离为0.05-0.15m，且侧部钻孔以与底板形成45°角的方式钻进至煤层底板，通过施工密集卸压钻孔，在巷道两帮底角处形成卸压破坏区塑性区，破坏底板的完整性，使其失去连续传递应力及弹性能量的能力，并产生一定的变形释放巷道两帮及底板积聚的弹性能，使应力集中区向深部转移。

通过理论研究得出钻孔有效卸压半径为其直径的3.26倍，因此本实施例中，所述侧部钻孔沿巷道纵向的间距为0.5m，施工卸压钻孔后，在施工效果检验钻孔的过程中未出现钻屑量超标及动力现象。

本实施例中，在所述步骤b中，当所述底煤的厚度范围为0.5-3m时，所述底部钻孔垂直于巷道底板钻进且每排底部钻孔之间(即排与排之间)的间距为5m，此时，底部钻孔沿巷道掘进方向分布多排，巷道每掘进5m施工一排，每排布置4个钻孔，每排底部钻孔中，横向相邻的两钻孔的间距为0.6～0.8m。深井巷道主要以水平地应力为主，巷道的轴向方向一般与最大水平主应力方向一致，因此，垂直方向施工钻孔有利于水平应力的释放，且便于现场钻孔的施工。

本实施例中，在所述步骤b中，当所述底煤的厚度大于3m时，所述底部钻孔以沿巷道纵向倾斜的方式钻进；在冲击危险区内，对于底煤厚度大于等于3m的区域，在该区域内，底部钻孔布置方式为：底部钻孔沿巷道底板纵向设置多排，每排布置3个底部钻孔，分别布置在巷中、左、右各一个，钻孔孔径76mm，倾角65°顺向巷道布置，深度至煤层底板，间距为1.5m，排距为2m，每5排为一个底部钻孔组，组与组之间距离为2m。每组的1、3、5排为断底自由孔，2、4排为断底爆破孔，对于底煤厚度大于等于0.5m的区域不进行爆破卸压。对于底煤厚度大于等于3m的区域，每组1、3、5排的断底自由孔作为自由面，不装药爆破；2、4排的断底爆破孔进行装药爆破，孔深3～4m的钻孔，装药3卷，孔深4m以上的装药4卷。每个炮眼采用1支煤矿许用毫秒延期雷管，在引爆药卷的外端放入2块水炮泥，其余部分封慢炮泥，封孔长度不小于2m，每组为一个循环，每循环采用串联方式一次起爆。钻孔顺向倾斜巷道钻进主要是增加钻孔装药长度的长度，相比垂直钻孔可以增加爆破卸压效果，设计断底自由孔是为了增大爆破自由面，提供爆破后岩体变形空间，增大塑性区的范围，更有利于释放底板积聚的弹性能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。