水平长钻孔人造破断作用卸压层防治工作面冲击地压方法与流程

本发明属于煤矿开采安全，涉及工工作面冲击地压，具体涉及一种水平长钻孔人造破断作用卸压层防治工作面冲击地压方法。

背景技术：

1、随着我国煤矿开采深度的增加，越来越多的煤矿面临高地压的采掘环境，在主采冲击倾向性煤层时面临冲击地压的威胁。现有冲击地压区域性防治方法中通常采用水力压裂等措施，其缺陷在于：千米深井卸压解危效果有限，布置开采系统开采解放层工程量大，没有开采价值；运用水力压裂只能预裂单个岩层，并未使复合岩层组断裂卸压，预裂卸压效果有限。可见，如何高效再造破断作用卸压层对于冲击地压防治意义重大。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种水平长钻孔人造破断作用卸压层防治工作面冲击地压方法，解决现有技术中防治工作面冲击地压的效率有待进一步提升的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

3、一种水平长钻孔人造破断作用卸压层防治工作面冲击地压方法，该方法按照以下步骤进行：

4、步骤1，获取煤矿的主采煤层中工作面的地质数据、主采煤层埋深、包含煤岩结构的钻孔柱状图以及工作面的平面布置位置；

5、步骤2、根据主采煤层的埋深h0，对主采煤层的顶板以上的岩层分成多层顶板岩层，以耐崩解性指数k与亲水矿物比例q的比值最小的顶板岩层作为人造破断作用卸压层，确定人造破断作用卸压层的层位埋深h1；

6、步骤3，依据主采煤层中工作面的平面位置，结合卸压角δ，确定人造破断作用卸压层的边界与工作面的边界在同一个平面上的投影的水平距离r，根据r确定人造破断作用卸压层的平面范围；

7、步骤4，依据顶板大直径水平长钻孔的直径d，确定顶板大直径水平长钻孔的间排距s，施工顶板大直径水平长钻孔群，实现人造破断作用卸压层完全覆盖下伏的工作面；

8、步骤5，向顶板大直径水平长钻孔内注水，软化间隔岩柱，间隔岩柱由于泥质胶结遇水崩解软化，会导致顶板失去支持而发生破断下沉卸压，通过井地微震监测确定人造破断作用卸压层的顶板发生破断下沉以卸压完毕。

9、步骤6，完成人造破断作用卸压层下伏的工作面的回采。

10、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

11、(ⅰ)本发明的方法利用解放层采空引起的岩层移动预裂顶板，实现下伏的工作面冲击地压防治。

12、(ⅱ)本发明的有益效果是利用水平长钻大直径钻孔群人造层，结合岩石本身的水岩作用遇水崩解性，实现对解放层的无人化远程开采，然后利用岩层移动的预裂卸压效应，以实现下伏被保护冲击倾向性煤层工作面顶板区域性大幅卸压，超前采动支承压力降低了25％，降低了工作面冲击危险性，实现安全开采。

技术特征：

1.一种水平长钻孔人造破断作用卸压层防治工作面冲击地压方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：

2.如权利要求1所述的水平长钻孔人造破断作用卸压层防治工作面冲击地压方法，其特征在于，步骤2中，对主采煤层的顶板以上0～50m范围内的岩层分成多层顶板岩层。

3.如权利要求1所述的水平长钻孔人造破断作用卸压层防治工作面冲击地压方法，其特征在于，步骤2中，对每一层顶板岩层取芯做耐崩解性试验和xrd矿物成份分析矿物成分，得到岩石耐崩解性指数k和亲水矿物比例q。

4.如权利要求3所述的水平长钻孔人造破断作用卸压层防治工作面冲击地压方法，其特征在于，步骤2中，所述的亲水矿物成份包括蒙脱石、高岭石和绿泥石。

5.如权利要求1所述的水平长钻孔人造破断作用卸压层防治工作面冲击地压方法，其特征在于，步骤3中，r＝(h1-h0)/tanδ；

6.如权利要求1所述的水平长钻孔人造破断作用卸压层防治工作面冲击地压方法，其特征在于，步骤4中，所述的顶板大直径水平长钻孔的间排距s满足以下条件：

7.如权利要求1所述的水平长钻孔人造破断作用卸压层防治工作面冲击地压方法，其特征在于，还包括步骤6，完成人造破断作用卸压层下伏的工作面的回采。

技术总结
本发明提供了一种水平长钻孔人造破断作用卸压层防治工作面冲击地压方法，包括：步骤3，确定人造破断作用卸压层的边界与工作面的边界在同一个平面上的投影的水平距离R，根据R确定人造破断作用卸压层的平面范围；步骤4，确定顶板大直径水平长钻孔的间排距S，施工顶板大直径水平长钻孔群，实现人造破断作用卸压层完全覆盖下伏的工作面；步骤5，向顶板大直径水平长钻孔内注水，软化间隔岩柱，间隔岩柱由于泥质胶结遇水崩解软化，会导致顶板失去支持而发生破断下沉卸压，通过井地微震监测确定人造破断作用卸压层的顶板发生破断下沉以卸压完毕。本发明的方法利用解放层采空引起的岩层移动预裂顶板，实现下伏的工作面冲击地压防治。

技术研发人员：冯龙飞,王晓东,乔伟,薛建坤,周振方,尚宏波,苗贺朝,娄凯
受保护的技术使用者：中煤科工西安研究院（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8