一种平行巷道布置的煤体大直径定向钻孔卸压方法

1.本发明涉及煤矿冲击地压防治技术领域，具体涉及一种平行巷道布置的煤体大直径定向钻孔卸压方法。


背景技术：

2.从煤炭资源的赋存与开采来看，我国煤炭资源由于赋存条件较为复杂，埋深较大，90％以上的矿井为井工开采。随着矿井采掘活动的开展，采场和巷道围岩即会受到不同程度的破坏，引起能量的不可控释放，产生煤岩动力灾害，造成重大的财产损失和人员伤亡。近年来，煤炭开采的深度和强度不断增加，冲击地压灾害越来越严重。
3.我国对冲击地压的解危措施研究较多，目前的解危措施主要是根据冲击地压的冲击倾向理论和能量理论而进行的。钻孔卸压就是利用钻孔的方式在煤体内高应力区形成一个钻孔自由面，在高应力作用下，释放弹性能，以消除冲击危险。目前广泛采用的煤体大直径钻孔卸压主要是沿巷帮水平依次布置垂直巷帮的钻孔，存在施工钻孔工程量巨大的问题，同时，由于不同钻孔间距的设置，存在部分区域卸压不充分，卸压区应力向未卸压区转移，造成局部应力集中程度增加的风险。因此，研究平行巷道布置的煤体大直径定向钻孔卸压方法，在缩减工作面卸压工程量，实现高效卸压等方面具有重要意义。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种平行巷道布置的煤体大直径定向钻孔卸压方法，其通过在工作面实施平行巷道布置的大直径定向钻孔，实现煤体高效卸压，在增加煤体卸压效果和效率的同时，显著降低卸压工作量和经济成本。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供一种平行巷道布置的煤体大直径定向钻孔卸压方法，包括以下步骤：
7.步骤一：根据采煤工作面冲击危险等级，设计所需大直径定向钻孔直径、间距及钻孔数量，确定具体卸压钻孔实施参数；
8.步骤二：按照设计的大直径定向钻孔实施参数，采用定向钻机，配合大直径钻头，由工作面端头向里依次实施定向钻孔；
9.步骤三：对工作面煤体应力集中程度/冲击危险程度进行检测，对比实施卸压钻孔前钻屑量及应力值，检验煤体大直径定向钻孔卸压效果。
10.优选地，步骤一中，对于弱冲击危险工作面，设计钻孔直径110-125mm，钻孔间距5m,钻孔数量3个；对于中等冲击危险工作面，设计钻孔直径125-150mm，钻孔间距4m,钻孔数量6个；对于强冲击危险工作面，设计钻孔直径最小为150mm，钻孔间距3m,钻孔数量10个。
11.优选地，步骤四中，工作面两端头实施大直径钻孔个数及钻孔间距按照煤层厚度来确定，卸压范围在巷帮向里20m-25m，钻孔间距按照3-5m设置。
12.优选地，步骤四中，采用钻屑法配合应力在线监测系统，对工作面煤体应力集中程度/冲击危险程度进行检测。
13.本发明的有益效果在于：本方法能够实现冲击危险煤体的快速全面卸压；相对于传统垂直巷道布置的大直径钻孔卸压方法，能够极大的减小现场钻孔工作量，明显降低煤体卸压成本，经济性好；能够在沿巷道方向上实现均匀卸压，避免卸压不均匀引起的局部应力集中，有效保证工作面安全生产。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本发明实施例提供的工作面煤体大直径定向钻孔布置平面示意图；
16.图2是本发明实施例提供的工作面煤体大直径定向钻孔布置剖面示意图；
17.图中：1、大直径定向钻孔。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.如图1至图2所示，一种平行巷道布置的煤体大直径定向钻孔卸压方法，包括以下步骤：
20.步骤一：根据采煤工作面冲击危险等级，设计所需大直径定向钻孔1的直径、间距及钻孔数量，确定具体卸压钻孔实施参数；
21.对于弱冲击危险工作面，设计钻孔直径110-125mm，钻孔间距5m,钻孔数量3个；对于中等冲击危险工作面，设计钻孔直径125-150mm，钻孔间距4m,钻孔数量6个；对于强冲击危险工作面，设计钻孔直径最小为150mm，钻孔间距3m,钻孔数量10个。考虑到不同采场条件，具体钻孔参数需根据实际卸压效果调整。
22.步骤二：按照设计的大直径定向钻孔实施参数，采用定向钻机，配合大直径钻头，由工作面端头向里依次实施定向钻孔。
23.步骤三：大直径定向钻孔实施完毕后，采用钻屑法配合应力在线监测系统等，对工作面煤体应力集中程度/冲击危险程度进行检测，对比实施卸压钻孔前钻屑量及应力值，检验煤体大直径定向钻孔卸压效果。
24.工作面两端头实施大直径钻孔个数及钻孔间距按照煤层厚度来确定，卸压范围在巷帮向里20m-25m，钻孔间距按照3-5m设置。
25.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。


技术特征：
1.一种平行巷道布置的煤体大直径定向钻孔卸压方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：根据采煤工作面冲击危险等级，设计所需大直径定向钻孔直径、间距及钻孔数量，确定具体卸压钻孔实施参数；步骤二：按照设计的大直径定向钻孔实施参数，采用定向钻机，配合大直径钻头，由工作面端头向里依次实施定向钻孔；步骤三：对工作面煤体应力集中程度/冲击危险程度进行检测，对比实施卸压钻孔前钻屑量及应力值，检验煤体大直径定向钻孔卸压效果。2.如权利要求1所述的一种平行巷道布置的煤体大直径定向钻孔卸压方法，其特征在于：步骤一中，对于弱冲击危险工作面，设计钻孔直径110-125mm，钻孔间距5m,钻孔数量3个；对于中等冲击危险工作面，设计钻孔直径125-150mm，钻孔间距4m,钻孔数量6个；对于强冲击危险工作面，设计钻孔直径最小为150mm，钻孔间距3m,钻孔数量10个。3.如权利要求1所述的一种平行巷道布置的煤体大直径定向钻孔卸压方法，其特征在于：步骤四中，工作面两端头实施大直径钻孔个数及钻孔间距按照煤层厚度来确定，卸压范围在巷帮向里20m-25m，钻孔间距按照3-5m设置。4.如权利要求1所述的一种平行巷道布置的煤体大直径定向钻孔卸压方法，其特征在于：步骤四中，采用钻屑法配合应力在线监测系统，对工作面煤体应力集中程度/冲击危险程度进行检测。

技术总结
本发明公开了一种平行巷道布置的煤体大直径定向钻孔卸压方法，其根据地质及开采技术条件确定采煤工作面冲击危险等级，然后基于工作面冲击危险等级进行煤体大直径定向钻孔参数设计，最后按照设定的钻孔参数实施煤体大直径定向钻孔卸压，并采用钻屑法进行卸压效果评价。该方法能够实现冲击危险煤体的快速全面卸压，且相对于传统垂直巷道布置的大直径钻孔卸压方法，能够极大的减小现场钻孔工作量，明显降低煤体卸压成本。该方法不仅能够增加煤体卸压效果和效率，为煤矿安全生产提供保障，并且能够显著降低卸压工作量和经济成本。能够显著降低卸压工作量和经济成本。能够显著降低卸压工作量和经济成本。


技术研发人员：刘洋 陆菜平 张琳 宋春辉 宋解放 谢华东 闫宪洋
受保护的技术使用者：中国矿业大学 兖矿能源集团股份有限公司东滩煤矿
技术研发日：2022.09.14
技术公布日：2022/12/12