一种矿井煤岩体孔内水力卸压技术选型方法

本发明涉及矿井煤岩卸压，具体涉及一种矿井煤岩体孔内水力卸压技术选型方法。

背景技术：

1、近年来，随着煤层埋深增大，无冲击危险性矿井转化为冲击矿井，无突出危险性矿井转化为突出矿井，特殊矿井出现冲击与突出双重灾害，极大威胁了矿井安全生产和人员安全。以前的矿井一般采用火工品爆破技术实现煤岩体孔内卸压，但在爆破过程中会出现各种各样的问题，如危险系数较高，审批难；噪音和粉尘污染严重；产生有害气体，损害人体健康；破碎范围小等等。

2、煤岩体孔内水力卸压技术安全系数高，煤层增透和岩层卸压效果显著、不产生有害气体，井下水来源方便，水力卸压已经是矿井煤岩卸压的关键技术。目前的煤岩体孔内水力卸压技术包括水压致裂、水力割缝、水力冲孔几种，其设备的体积大，质量大，不易搬运，且不同的矿井灾害类型适用不同的水力卸压技术，如果设备到井下不能成功实验，撤出矿井浪费人力物力。

3、此外，目前的矿井采用矿井灾害类型选用煤岩体孔内水力卸压技术，一般以煤岩体的单轴抗压强度或普氏系数f作为选型参考，冲击矿井多选用孔内水压致裂、煤与瓦斯突出矿井多选用孔内水力冲孔。但是岩体的单轴抗压强度大，节理发育，并不适合孔内水压致裂技术，相反，岩体且单轴抗压强度小且单轴抗压强度≥15mpa，节理不发育，用孔内水力割缝技术范围小，相比孔内水力致裂的增透效果不明显。

4、因此，如何根据矿井灾害类型选用合适的水力卸压技术来消除矿井灾害隐患，是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供了一种矿井煤岩体孔内水力卸压技术选型方法，以解决现有技术的孔内水力卸压技术选型单纯依靠单轴抗压强度进行选型，未考虑其节理发育程度，使得选型不够精确，而且水力卸压设备的搬运和现场试验造成人力、物力的浪费，不能对现场隐患进行有效消除的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种矿井煤岩体孔内水力卸压技术选型方法，其包括以下步骤：

3、s1、对待卸压的矿井煤岩体，通过矿用取芯管取出卸压范围内的煤岩体芯，取芯直径为d，取芯长度为l；

4、s2、根据取出的煤岩体芯的破碎程度，对所取煤岩体芯进行分级，分别为：

5、i类，取出的煤岩体芯中的棒体长度大于取芯长度l的80％，且拿起无断裂；

6、ii类，取出的煤岩体芯中的棒体长度占取芯长度l的20％～80％，且拿起无断裂；

7、iii类，取出的煤岩体芯中的棒体长度小于取芯长度l的20％，且取出的煤岩体芯中的块体质量占该煤岩体芯总质量的80％以上；

8、iv类，取出的煤岩体芯中的棒体长度小于取芯长度l的20％，且取出的煤岩体芯中的粉末质量占该煤岩体芯总质量的80％以上；

9、v类，取出的煤岩体芯中，全部为粉末；

10、s3、根据煤岩体芯的分级，确定该矿井煤岩体的水力卸压技术类型，其中：

11、当煤岩体芯的分级为i类，采用水压致裂技术；当煤岩体芯的分级为v类，采用水力冲孔技术；当煤岩体芯的分级为ii类、iii类或iv类，进行单轴抗压强度检测，且当单轴抗压强度大于预设阈值，采用水力割缝技术，否则采用水力冲孔技术。

12、作为本发明的进一步优选技术方案，步骤s1中，取芯直径和取芯长度满足：d≥75mm，1000mm≤l≤1500mm。

13、作为本发明的进一步优选技术方案，骤s3中，单轴抗压强度的预设阈值为15mpa。

14、本发明的矿井煤岩体孔内水力卸压技术选型方法，通过采用上述技术方案，具有以下有益技术效果：

15、(1)本发明通过对卸压范围内的煤岩体取芯，并根据取芯得到的煤岩体芯的状态进行分级，从而为不同类型的煤岩体确定最佳的水力卸压类型；并通过对取芯状态为半棒状、块状和粉块状的煤岩体，结合煤岩芯的单轴抗压强度进行综合判定，来确定最佳的水力卸压类型；

16、(2)本发明方法简单，通过钻孔取芯煤岩体芯分级，以及结合单轴抗压强度，可判断井下煤岩体孔内水力卸压技术类型，从而能够最大程度上消除灾害；

17、(3)本发明方法可根据矿井灾害类型选用合适的水力卸压技术来消除矿井灾害隐患，施工成本低，节省人力物力，且高效，为消除矿井灾害隐患提供了很好的指导作用。

技术特征：

1.一种矿井煤岩体孔内水力卸压技术选型方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的矿井煤岩体孔内水力卸压技术选型方法，其特征在于，步骤s1中，取芯直径和取芯长度满足：d≥75mm，1000mm≤l≤1500mm。

3.根据权利要求1所述的矿井煤岩体孔内水力卸压技术选型方法，其特征在于，骤s3中，单轴抗压强度的预设阈值为15mpa。

技术总结
一种矿井煤岩体孔内水力卸压技术选型方法，包括：对待卸压的矿井煤岩体，通过矿用取芯管取出卸压范围内的煤岩体芯；根据取出的煤岩体芯的破碎程度，对所取煤岩体芯进行分级：I、II、III、IV和V；根据煤岩体芯的分级，确定该矿井煤岩体的水力卸压技术类型，I类，采用水压致裂技术；V类，采用水力冲孔技术；II类、III类或IV类，进行单轴抗压强度检测，且当单轴抗压强度大于预设阈值，采用水力割缝技术，否则采用水力冲孔技术。本发明通过对卸压范围内的煤岩体取芯，并根据取芯得到的煤岩体芯的状态进行分级，从而为不同的煤岩体确定最佳的水力卸压类型；并通过取芯状态和煤岩芯的单轴抗压强度进行综合判定，确定了最佳的水力卸压类型。

技术研发人员：董国伟,任小亮,王泽
受保护的技术使用者：西安科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12