一种深井双工作面相遇复合灾害能量分割控制方法与流程

本发明属于煤岩动力灾害防治，具体涉及一种深井双工作面相遇复合灾害能量分割控制方法。

背景技术：

1、随着我国深煤炭开采不断增加，小构造和采动应力叠加引发复杂煤岩动力灾害，引起广泛关注。这种复合灾害由深部高瓦斯压力、高地应力、低渗透煤层及围岩耦合作用引发。不同于浅部开采阶段的单一灾害，深部复合灾害表现为煤与瓦斯突出和冲击地压的双重特征。冲击地压或强矿震后，会产生广泛的裂隙通道，这些裂隙通道导致瓦斯异常涌出，加剧高瓦斯区的突出灾害。此外，瓦斯还影响煤体强度、变形破裂和冲击倾向性，增加灾害复杂性。因此，需要预测和防控这种矿压瓦斯复合型动力灾害。高瓦斯大埋深煤层中双工作面相遇是潜在因素之一。为了提高生产效率，煤矿在上覆煤层采区回采同时，进行下覆煤层采区机巷的掘进，但深部开采增加了复合动力灾害风险。因此，如何提供一种新的方法，能在有效防止矿压瓦斯复合型动力灾害发生的前提下，实现双工作面相遇的开采，从而有效提高煤矿的生产效率，是本行业亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种深井双工作面相遇复合灾害能量分割控制方法，通过在双工作面之前施工治理区域，能在有效防止矿压瓦斯复合型动力灾害发生的前提下，实现双工作面相遇的开采，从而有效提高煤矿的生产效率。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种深井双工作面相遇复合灾害能量分割控制方法，具体步骤为：

3、a、选择治理区域位置：先确定采区1巷道位置及采区2预掘进巷道位置，并根据上述位置，在采区1巷道与采区2预掘进巷道之间的采区2煤层区域确定为治理区域；

4、b、治理区域内部划分：在采区1煤层尚未回采前以及采区2巷道尚未开始掘进前，在步骤a确定的治理区域内，从采区1向采区2的方向依次将其划分成四个区域，分别为第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，第一区域最靠近采区1巷道，第四区域最靠近采区2预掘进巷道；其中第一区域和第三区域两者面积相同、且在四个区域中面积最大；第二区域的面积大于第四区域的面积；

5、c、施工治理区域：按照步骤b的划分分别施工四个区域，使第一区域和第三区域形成为能量吸收区，用于吸收后续开采及掘进过程中产生的地应力能量及瓦斯冲击能量；第二区域形成能量分割区，用于将采区1回采产生的能量和采区2掘进产生的能量分割，使采区1回采产生的能量通过第一区域吸收，采区2掘进产生的能量通过第三区域吸收；第四区域形成能量抵抗区，用于抵抗经过第一区域至第三区域弱化后采区1传来的地应力能量，增强采区2煤体的稳定性；

6、d、双工作面同时开采：完成步骤c后，开始同时进行采区1煤层的回采以及采区2巷道的掘进，此时采区1回采产生的能量大部分被第一区域吸收，剩余能量经过第二区域和第三区域的能量分割及吸收后，极少能量到达第四区域，被第四区域抵抗，完成采区1能量缓冲的作用，同时采区2掘进产生的能量经过能量抵抗区弱化后被第三区域吸收，剩余能量在第二区域内完成能量缓冲作用；通过将采区1和采区2两者能量分割并分别吸收，将整体煤层中的地应力能量与瓦斯能量分割开并分别进行吸收缓冲，以降低复合灾害的风险，从而实现采区1和采区2的安全开采。

7、进一步，所述第一区域至第四区域的形状均为矩形，且并排布设。

8、进一步，所述步骤b中第一区域和第三区域的面积分别占治理区域的42％；第二区域的面积占治理区域的10％；第四区域的面积占治理区域的6％。采用该占比使得治理区域对能量分割及吸收能达到最优效果。

9、进一步，所述步骤c中四个区域具体施工为：对第一区域和第三区域分别进行水力冲孔，卸载煤层中的地应力，同时抽采其中的瓦斯，释放两个区域内的地应力能量与瓦斯能量，使两个区域均成为能量吸收区；

10、对第二区域进行加密水力冲孔，使该区域冲孔密度至少为第一区域和第三区域冲孔密度的2倍以上，卸载该区域煤层中的地应力能量，减少应力传递到下方煤层，同时抽采煤层中的瓦斯，降低瓦斯浓度至0.4％以下，使其成为能量分割区；

11、对第四区域进行注浆加固操作，增强煤体稳定性，使其成为能量抵抗区。

12、进一步，所述水力冲孔为使用高压水流对煤层进行冲孔施工，注浆加固操作为向煤层注入具有增强结构特性的材料，如聚氨酯材料或硅酸盐水泥等。

13、进一步，所述步骤d中当采区1进行回采时，实施切顶留巷，切除已回采区域煤层的顶板，释放顶板应力能量，防止应力传递到采区2处的煤层中，同时保留采区1巷道，让其抵挡掉落的煤层顶板。

14、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

15、1、本发明在采区1煤层尚未回采前以及采区2巷道尚未开始掘进前，确定治理区域，并在治理区域内划分第一区域至第四区域形成连续的治理带，各个区域均具有特定功能，第一区域和第三区域为能量吸收区，用于吸收后续开采及掘进过程中产生的地应力能量及瓦斯冲击能量；第二区域为能量分割区，用于将采区1回采产生的能量和采区2掘进产生的能量分割；第四区域为能量抵抗区，用于抵抗经过第一区域至第三区域弱化后采区1传来的地应力能量；通过四个区域的协同作用，能够同时实现地应力的吸收、分割和抵抗，将整体煤层中的地应力能量与瓦斯能量分割开并分别进行吸收缓冲，以降低复合灾害的风险，从而实现采区1和采区2的安全开采。

16、2、本发明采用的施工措施均为矿井成熟的施工设备及方法，便于不同矿井直接使用，且整个施工过程简单，从而在各个不同矿井具有广泛适用性。

技术特征：

1.一种深井双工作面相遇复合灾害能量分割控制方法，其特征在于，具体步骤为：

2.根据权利要求1所述深井双工作面相遇复合灾害能量分割控制方法，其特征在于，所述第一区域至第四区域的形状均为矩形，且并排布设。

3.根据权利要求2所述深井双工作面相遇复合灾害能量分割控制方法，其特征在于，所述步骤b中第一区域和第三区域的面积分别占治理区域的42％；第二区域的面积占治理区域的10％；第四区域的面积占治理区域的6％。

4.根据权利要求1所述深井双工作面相遇复合灾害能量分割控制方法，其特征在于，所述步骤c中四个区域具体施工为：对第一区域和第三区域分别进行水力冲孔，卸载煤层中的地应力，同时抽采其中的瓦斯，释放两个区域内的地应力能量与瓦斯能量，使两个区域均成为能量吸收区；

5.根据权利要求4所述深井双工作面相遇复合灾害能量分割控制方法，其特征在于，所述水力冲孔为使用高压水流对煤层进行冲孔施工，注浆加固操作为向煤层注入具有增强结构特性的材料。

6.根据权利要求1所述深井双工作面相遇复合灾害能量分割控制方法，其特征在于，所述步骤d中当采区1进行回采时，实施切顶留巷，切除已回采区域煤层的顶板，释放顶板应力能量，防止应力传递到采区2处的煤层中，同时保留采区1巷道，让其抵挡掉落的煤层顶板。

技术总结
本发明公开了一种深井双工作面相遇复合灾害能量分割控制方法，先在采区1和采区2之间确定治理区域，并在治理区域内划分第一至第四区域形成连续的治理带，各个区域均具有特定功能，第一区域和第三区域为能量吸收区，用于吸收后续开采及掘进过程中产生的地应力能量及瓦斯冲击能量；第二区域为能量分割区，用于将采区1回采产生的能量和采区2掘进产生的能量分割；第四区域为能量抵抗区，用于抵抗经过第一区域至第三区域弱化后采区1传来的地应力能量；通过四个区域的协同作用，能够同时实现地应力的吸收、分割和抵抗，将整体煤层中的地应力能量与瓦斯能量分割开并分别进行吸收缓冲，以降低复合灾害的风险，从而实现采区1和采区2的安全开采。

技术研发人员：王峰,翟成,曹锋,段毅,孙勇,胡加振,魏启磊,杜晨军,徐宏阳,来永帅,黄静,汪再友,柴保良,杨润泽,郭浩
受保护的技术使用者：河南省许昌新龙矿业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22