一种急倾斜特厚煤层回采巷道联合卸压防治冲击矿压方法与流程

本发明涉及一种防治冲击矿压方法，具体是一种急倾斜特厚煤层回采巷道联合卸压防治冲击矿压方法。

背景技术：

冲击矿压是高应力作用下，煤岩体积聚的大量弹性变形能瞬间猛烈释放造成的矿井爆炸性动力灾害，常导致巷道、机电设备瞬间遭到破坏，严重时将造成人员伤亡等，给矿井安全高效生产造成了极大影响。急倾斜煤层在我国煤炭探明储量中占20％左右，并且随着矿井开采深度的逐年增加，急倾斜煤层深部开采以冲击矿压为代表的动力灾害更易发生，对急倾斜煤层进行采前预卸压以及回采期间及时解危已经非常必要。目前国内有关于急倾斜煤层开采的卸压方案，或因手段单一，或因所采用的参数不合理，均不能经济且有效地降低煤层及顶底板应力集中程度，严重制约了急倾斜煤层的安全高效开采。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种急倾斜特厚煤层回采巷道联合卸压防治冲击矿压方法，通过钻孔爆破的方式，能有效降低煤岩体夹持应力导致的煤层及顶底板应力集中程度，进而降低夹持煤体发生冲击危险的程度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种急倾斜特厚煤层回采巷道联合卸压防治冲击矿压方法，该方法的具体步骤为：

a、确定巷道帮部的煤体爆破卸压布置：从工作面前方30m的回采巷道两帮位置为起点，在该处靠近工作面煤体一侧帮部钻设爆破卸压钻孔ⅰ，并沿该帮部向前单排布置多个爆破卸压钻孔ⅰ，且距离工作面最远的爆破卸压钻孔ⅰ与工作面之间的距离不小于150m；每个爆破卸压钻孔ⅰ垂直于回采巷道走向且与煤体水平方向呈3°～5°夹角，在每个爆破卸压钻孔ⅰ装入多个炸药管，且使每个爆破卸压钻孔ⅰ内的炸药量为3～5kg，每个爆破卸压钻孔ⅰ的封孔长度不小于5m，各个爆破卸压钻孔ⅰ内的炸药管各自通过起爆线并联形成各个炸药组，相邻爆破卸压钻孔ⅰ内的炸药组之间串联；

b、确定巷道底帮的煤体爆破卸压布置：从工作面前方30m的回采巷道两帮位置为起点，在该处靠近工作面煤体一侧帮部的下帮角钻设爆破卸压钻孔ⅱ，并沿该帮部向前单排布置多个爆破卸压钻孔ⅱ，且距离工作面最远的爆破卸压钻孔ⅱ与工作面之间的距离不小于150m；每个爆破卸压钻孔ⅱ垂直于回采巷道走向且与煤体水平方向呈45°夹角，在每个爆破卸压钻孔ⅱ装入多个炸药管，且使每个爆破卸压钻孔ⅱ内的炸药量为3～5kg，每个爆破卸压钻孔ⅱ的封孔长度不小于4m，各个爆破卸压钻孔ⅱ内的炸药管各自通过起爆线并联形成各个炸药组，相邻爆破卸压钻孔ⅱ内的炸药组之间串联；

c、对巷道帮部及巷道底帮进行爆破卸压：从距离工作面最近的爆破卸压钻孔ⅰ及爆破卸压钻孔ⅱ开始起爆，巷道帮部及巷道底帮均每次起爆1～3孔，直至完成巷道帮部及巷道底帮的所有爆破卸压钻孔的起爆后，进入步骤d；以便使高应力区域向外转移，远离工作面；

d、确定顶底板深孔爆破预裂参数：在工作面前方30m的位置，分别在运输顺槽靠近顶板侧、回风顺槽靠近底板侧均布置一个钻场，并继续向前方每隔10m进行一次布置，且距离工作面最远的钻场与工作面之间的距离不小于150m；每个钻场共施工3个预裂孔，其与巷道水平面之间的仰角分别为20°、30°、45°，每个预裂孔的孔深均为40m，孔径55～75mm，孔口距巷道底板1.2～1.8m，预裂孔垂直于巷道走向钻设；在每个深孔爆破预裂孔装入多个炸药管，且使每个深孔爆破预裂孔内的炸药量为30kg，每个深孔爆破预裂孔的封孔长度不小于15～20m，各个深孔爆破预裂孔内的炸药管各自通过起爆线并联形成各个炸药组，相邻深孔爆破预裂孔内的炸药组之间串联；

进一步，所述爆破卸压钻孔ⅰ的直径为φ42mm，孔口距底板1.2～1.8m，相邻钻孔的孔距为5m，孔深15m。

进一步，所述爆破卸压钻孔ⅱ的直径为φ42mm，孔口距底板18～22cm，相邻钻孔的孔距为5m，孔深8m。

进一步，所述步骤d中预裂孔的孔径为65mm，孔口距巷道底板1.5m。

进一步，所述爆破卸压钻孔ⅰ和爆破卸压钻孔ⅱ内的炸药量均为5kg，且封孔长度均为6m。

与现有技术相比，本发明采用巷道帮部及巷道底帮分别进行爆破卸压，然后顶底板深孔爆破预裂相结合的方式，通过对回采巷道靠近工作面煤体一侧帮部及下帮角煤体中实施爆破卸压，降低了巷道周围煤体应力集中程度，然后对顶底板岩层实施深孔爆破预裂，破坏了厚层坚硬顶底板的完整性，当工作面推进至已预裂区域时，厚层坚硬顶底板由于受深孔爆破预裂弱化作用，首先从爆破孔裂隙发育及应力集中位置开始形成裂纹，逐渐扩展，并最终导致厚层坚硬顶底板沿预裂区域破断，使顶底板能够随着工作面顶煤的放出，及时垮落，避免形成大面积岩层悬露，降低了巷道围岩应力集中程度，同时消除了顶底板岩层突然破断产生强烈震动扰动，减小了发生冲击矿压动力灾害风险。该方法适用于解决具有冲击矿压危险的急倾斜特厚煤层开采时煤岩体夹持应力过高的问题，降低了巷道围岩及煤体应力集中程度，避免了由于震动诱发巷道周边高应力煤体产生冲击矿压动力灾害。其方法简单、安全、易操作、效果好，具有广泛的实用性，在相似条件下的煤矿中具有很高的应用和推广价值。

附图说明

图1是本发明的平面布置示意图；

图2是图1的a-a向剖面示意图。

图中：1－厚层坚硬顶板，2－运输顺槽，3－回风顺槽，4－厚层坚硬底板，5－采空区，6－工作面顶煤，7－工作面煤体，8—工作面底煤，9—顶板深孔爆破预裂钻孔，10—爆破卸压钻孔ⅰ，11—爆破卸压钻孔ⅱ，12—底板深孔爆破预裂钻孔。

具体实施方式

下面将对本发明做进一步说明。

如图所示，本发明的具体步骤为：

a、确定巷道帮部的煤体爆破卸压布置：从工作面前方30m的回采巷道两帮位置为起点，在该处靠近工作面煤体7一侧帮部钻设爆破卸压钻孔ⅰ10，并沿该帮部向前单排布置多个爆破卸压钻孔ⅰ10，且距离工作面最远的爆破卸压钻孔ⅰ10与工作面之间的距离不小于150m；每个爆破卸压钻孔ⅰ10垂直于回采巷道走向且与煤体水平方向呈3°～5°夹角，在每个爆破卸压钻孔ⅰ10装入多个炸药管，且使每个爆破卸压钻孔ⅰ10内的炸药量为3～5kg，每个爆破卸压钻孔ⅰ10的封孔长度不小于5m，各个爆破卸压钻孔ⅰ10内的炸药管各自通过起爆线并联形成各个炸药组，相邻爆破卸压钻孔ⅰ10内的炸药组之间串联；

b、确定巷道底帮的煤体爆破卸压布置：从工作面前方30m的回采巷道两帮位置为起点，在该处靠近工作面煤体7一侧帮部的下帮角钻设爆破卸压钻孔ⅱ11，并沿该帮部向前单排布置多个爆破卸压钻孔ⅱ11，且距离工作面最远的爆破卸压钻孔ⅱ11与工作面之间的距离不小于150m；每个爆破卸压钻孔ⅱ11垂直于回采巷道走向且与煤体水平方向呈45°夹角，在每个爆破卸压钻孔ⅱ11装入多个炸药管，且使每个爆破卸压钻孔ⅱ11内的炸药量为3～5kg，每个爆破卸压钻孔ⅱ11的封孔长度不小于4m，各个爆破卸压钻孔ⅱ11内的炸药管各自通过起爆线并联形成各个炸药组，相邻爆破卸压钻孔ⅱ11内的炸药组之间串联；

c、对巷道帮部及巷道底帮进行爆破卸压：从距离工作面最近的爆破卸压钻孔ⅰ10及爆破卸压钻孔ⅱ11开始起爆，巷道帮部及巷道底帮均每次起爆1～3孔，直至完成巷道帮部及巷道底帮的所有爆破卸压钻孔的起爆后，进入步骤d；以便使高应力区域向外转移，远离工作面；

d、确定顶底板深孔爆破预裂参数(顶底板深孔爆破预裂须在巷道帮部与底帮实施卸压之后进行，防止爆破作业诱发冲击矿压灾害显现)：在工作面前方30m的位置，分别在运输顺槽靠近顶板侧、回风顺槽靠近底板侧均布置一个钻场，并继续向前方每隔10m进行一次布置，且距离工作面最远的钻场与工作面之间的距离不小于150m；每个钻场共施工3个预裂孔，其与巷道水平面之间的仰角分别为20°、30°、45°，每个预裂孔的孔深均为40m，孔径55～75mm，孔口距巷道底板1.2～1.8m，预裂孔垂直于巷道走向钻设；在每个深孔爆破预裂孔装入多个炸药管，且使每个深孔爆破预裂孔内的炸药量为30kg，每个深孔爆破预裂孔的封孔长度不小于15～20m，各个深孔爆破预裂孔内的炸药管各自通过起爆线并联形成各个炸药组，相邻深孔爆破预裂孔内的炸药组之间串联。

进一步，所述爆破卸压钻孔ⅰ10的直径为φ42mm，孔口距底板1.2～1.8m，相邻钻孔的孔距为5m，孔深15m。

进一步，所述爆破卸压钻孔ⅱ11的直径为φ42mm，孔口距底板18～22cm，相邻钻孔的孔距为5m，孔深8m。

进一步，所述步骤d中预裂孔的孔径为65mm，孔口距巷道底板1.5m。

进一步，所述爆破卸压钻孔ⅰ10和爆破卸压钻孔ⅱ11内的炸药量均为5kg，且封孔长度均为6m。