不等宽护巷煤柱采场巷道冲击地压的防治方法与流程

本发明属于煤矿开采技术领域。

背景技术：

我国深部煤矿越来越多，矿压与冲击地压显现日趋严重，特别是冲击地压问题是急需解决的动力灾害，我国深部矿井地质条件复杂多变，越到深部地质因素越起到决定作用。在煤矿开采前布置采场工作面时，需要开拓采场巷道，采场巷道主要包括回风顺槽和运输顺槽。一些深部老矿井由于地质情况复杂，两个上下工作面之间往往留有不等宽护巷煤柱。由于采场巷道布置在煤层中，不等宽护巷煤柱尺寸大、埋深大，工作面静动态应力场较大，具有强冲击倾向，在采场巷道掘进期间容易发生冲击地压，而且在工作面开采期间再附加动态应力，采场巷道的冲击危险性更加增大。目前采取常规的煤层注水、强支护、煤层强卸压、断顶、断底等措施，难以达到解除危险的效果。到目前为止，还没有针对这些具体煤层条件，形成系统的防控技术体系。特别是不等宽煤柱由于侧向高应力作用，会导致高级别冲击能量释放，容易在煤柱区域造成局部性应力集中，发生破坏性冲击地压可能性大大增加。因此不等宽煤柱采场巷道的冲击地压防控问题，到目前为止还没有真正从根本上得到解决。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种不等宽护巷煤柱采场巷道冲击地压的防治方法。该方法通过预先采取改变应力分布、能量分割、耗散的技术措施，达到防治冲击地压的目的。

本发明的技术方案是：

一种不等宽护巷煤柱采场巷道冲击地压的防治方法，如下：

一、掘进破顶卸压巷道

在采场巷道掘进之前，首先在不等宽护巷煤柱的顶板上布置卸压巷道，卸压巷道与采场巷道平行布置，水平间离在12-15m之间，然后在卸压巷道的底板上向煤层中打爆破钻孔，爆破后将底煤破坏形成破碎介质，制造一个松散卸压区，从而改变侧向高应力分布状态，在进行采场巷道的掘进施工时防止冲击地压发生；

二、制造煤柱卸压带

在工作面开采时，当推进到采场巷道的危险区域内时，沿着朝向卸压巷道的一侧，每间隔12-15m，掘进卸压硐室，卸压硐室进深5-6m，在硐室内向卸压巷道的方向进行钻孔爆破，通过爆破硐室之间形成裂隙体，卸压巷巷道与硐室群耦合形成软弱结构，制造出宽度较大的平面卸压带，阻挡和吸收外部冲击变形应力的内侵，耗散煤柱冲击能量，对采场巷道起到缓冲保护的作用；

三、卸压效果检验

在卸压带形成后，在两硐室中间布置检测钻孔，钻孔中安装应力计，监测应力变化，以相对应力发生突变作为判断准则，如有突变现象说明没有完全泄压；同时，在整个煤柱区域采用普通的钻屑法进行卸压效果检验，用ф42钻头在巷道两侧打眼，眼深7.0-8.0m，仰角0~3°，眼距5.0-10m，如检验效果出现超标时说明没有完全泄压；此时，应在硐室中继续打眼爆破，进行卸压，直到危险性彻底消除，确保巷道整个使用期间的安全。

本发明的积极效果是：

1、通过对顶板实施破顶技术，改变了应力分布，将应力向采空向转移，属于从煤层上部进行应力调整，从根本上切断、且改变应力积聚范围；

2、煤层巷道的保护，通过硐室群内爆破形成软体，对巷道起到防护墙作用，保障了巷道后路及其使用整个过程的安全。

附图说明

图1是卸压巷道和硐室平面布置示意图；图2是图1a-a向放大图，图中显示卸压巷道和硐室立面布置情况。

具体实施方式

某矿开采不等宽护巷煤柱采场，开采前布置采场工作面，掘进采场巷道，采场巷道包括掘进回风顺槽和运输顺槽等。下面以掘进回风顺槽为例，结合附图进一步说明本发明的技术方案。

如图1、2所示，不等宽护巷煤柱采场巷道冲击地压的防治方法如下：

一、掘进破顶卸压巷道

在采场回风顺槽掘进之前，首先在不等宽护巷煤柱的顶板上布置卸压巷道，卸压巷道与回风顺槽（采场巷道）平行布置，水平间距a=12-15m之间，然后在卸压巷道的底板上向煤层中打爆破钻孔，爆破后将底煤破坏形成破碎介质，制造一个松散卸压区，从而改变侧向高应力分布状态，在进行回风顺槽的掘进施工时防止冲击地压发生；

二、制造煤柱卸压带

在工作面开采时，当推进到采场巷道的危险区域内时，沿朝向卸压巷道的一侧，每间隔12-15m，掘进卸压硐室，卸压硐室进深5-6m，在硐室内向卸压巷道的方向进行钻孔爆破，通过爆破硐室之间形成裂隙体，卸压巷巷道与硐室群耦合形成软弱结构，制造出宽度较大的平面卸压带，阻挡和吸收外部冲击变形应力的内侵，耗散煤柱冲击能量，对回风顺槽起到缓冲保护的作用；

三、卸压效果检验

在卸压带形成后，在两硐室的中间布置检测钻孔，钻孔中安装应力计，监测煤层应力变化，以相对应力发生突变作为判断准则，如有突变现象说明没有完全泄压；同时，在整个煤柱区域采用普通的钻屑法进行卸压效果检验，用直径42mm钻头在巷道两侧打眼，眼深7.0-8.0m，仰角0~3°，眼距5.0-10m，如检验效果出现超标时说明没有完全泄压；此时，应在硐室中继续打眼爆破，进行卸压，直到危险性彻底消除，确保回风顺槽整个使用期间的安全。

技术特征：

技术总结
本发明提出一种不等宽护巷煤柱采场巷道冲击地压的防治方法，如下：在采场巷道掘进之前，首先在不等宽护巷煤柱的顶板上布置卸压巷道，然后在卸压巷道的底板上向煤层中打爆破钻孔制造一个松散卸压区，在工作面开采推进到采场巷道的危险区域内时，沿着朝向卸压巷道的一侧，每间隔12‑15m，掘进卸压硐室，在硐室内向卸压巷道的方向进行钻孔爆破，通过爆破硐室之间形成裂隙体耗散煤柱冲击能量，对采场巷道起到缓冲保护的作用，确保巷道整个使用期间的安全。

技术研发人员：潘立友;李彩荣;陈理强;战玉宝
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：2019.04.13
技术公布日：2019.06.21