煤礦巷道掘進時構造型衝擊地壓防治方法
2023-06-10 14:14:46 1
專利名稱：煤礦巷道掘進時構造型衝擊地壓防治方法
技術領域：
本發明屬於煤礦開採技術領域。
背景技術：
某些煤礦屬於構造複雜、礦井煤層賦存變化大、煤巖結構差異性大的礦井。隨著礦井開採深度的增加，開採的邊界條件的複雜化，地質構造引發的衝擊地壓更加突出。發生在構造區域與開採形成的動應力場的衝擊地壓越來越嚴重，巷道掘進過程的迎頭前方常常伴隨有構造、煤巖層結構異常、動應力變化大和瓦斯異常等，因此，深井構造複雜煤層巷道掘進衝擊地壓防治是目前需要解決的技術難題。發生在巷道掘進時的構造型衝擊地壓造成的危險性不斷增加，目前這類衝擊地壓的防治與常規的防治方法沒有根本性區別，主要採取解危措施，包括鑽孔爆破卸壓、鑽孔卸壓等措施。隨著開採深度增加(一般大於800米)，這些常規措施在本質上很難達到降低衝擊危險程度的目的，同時由於存在構造的隱蔽性的特點，其控制難度加大，目前的手段對構造應力的釋放效果差、卸壓範圍小，造成高應力轉移不到位，能量釋放不充分，衝擊地壓難以控制，且容易發生級別較大的能量釋放，造成重大的損失。當巷道存在異常構造與動態高應力區時，實施常規的鑽孔爆破和鑽孔卸壓時，解危效果較差。因此構造區、高應力、大埋深條件下的巷道掘進衝擊地壓控制，到目前為止還沒有從根本上達到完全控制的程度。因此，發明一種煤礦巷道掘進是構造型衝擊地壓防治方法，具有重大現實意義。
發明內容
本發明的目的是根據讓壓-擴散原理，提出一種煤礦巷道掘進時構造型衝擊地壓防治方法，解決深部巷道掘進構造衝擊地壓能量充分釋放的問題。本發明的技術方案是第一步圈定構造衝擊危險區域在衝擊地壓危險煤層的掘進過程中，通過類比、巷道衝擊地壓顯現特徵的分析和判定，同時根據掘進出現的構造展布情況，採用地應力實際觀測方法，進行地應力觀測，獲得地應力大小和方向，然後利用鑽屑法監測手段進行現場檢測，劃分出構造高應力區域，作為構造型衝擊地壓的防治重點區域；。第二步讓壓與注漿錨杆支護在上述防治重點區域的正在掘進的巷道頂板頂部沿巷道走向打一排高強度讓壓注漿錨杆，錨杆間距2-; 、深度至高應力區域邊界；當頂板巖層為軟巖時，首先在巷道頂板上採用錨網整體支護，提高頂板截面慣性矩，然後再打讓壓注漿錨杆；所述的讓壓注漿錨杆構造是，在鋼管的頭部設有錨頭、管體上設有注漿孔、鋼管的尾部依次設有止漿塞、W型鋼帶、讓壓管、託盤、螺母和注漿裝置；其中讓壓管的讓壓壓力大於W型鋼帶的讓壓壓力；第三步當讓壓注漿錨杆通過W鋼帶一次讓壓和通過讓壓管二次讓壓，使構造變形能量得到充分釋放後，通過讓壓注漿錨杆尾部的注漿裝置，連接上注漿泵向構造區域的縫隙進行注漿，將破碎巖層固化為一體；第四步巷道頂板固化後再繼續向前掘進；掘進期間，再對巷道底板處進行常規鬆動卸壓爆破，促使正在掘進的巷道底板的構造應力充分釋放。本發明的積極效果是1、通過在構造區域的巷道中部安裝高強度讓壓注漿錨杆，能改變頂板的約束條件，相當於減小了巷道的寬度，頂板在釋放部分構造應力後，不發生屈曲破壞，從根本上降低構造型衝擊危險性。2、採用讓壓注漿錨杆進行支護，可有效防止錨杆受衝擊載荷發生破斷，從而達到支護效果，讓壓的作用通過巖層彎曲釋放構造應力，對降低衝擊地壓強度大幅度提高頂板的抗彎曲能力，增加巖層厚度，阻止構造應力的作用。
下面結合
本發明的實施。圖1是本發明構造危險區及支護俯視示意圖；圖2是本發明讓壓注漿錨杆結構示意圖；圖3是本發明注漿封閉巖層的斷面示意圖。
具體實施例方式本發明具體實施如下第一步在衝擊地壓危險煤層的掘進過程中，通過類比、巷道衝擊地壓顯現特徵的分析、判定，同時根據掘進出現的構造展布情況，採用地應力實際觀測方法，進行地應力觀測，獲得地應力大小和方向，然後利用鑽屑法監測手段進行現場檢測，劃分出構造高應力區域，作為構造型衝擊地壓的防治重點區域；根據應力分布的強弱，圈定危險區域，見圖1右邊所示的部分。第二步在上述防治重點區域的正在掘進的巷道頂板頂部沿巷道走向打一排高強度讓壓注漿錨杆，錨杆間距2-; 、深度至高應力區域邊界；當頂板巖層為軟巖時，首先在巷道頂板上採用錨網整體支護，提高頂板截面慣性矩，然後再打讓壓注漿錨杆；見圖1左邊所示的部分。讓壓注漿錨杆結構見圖2。第三步當讓壓注漿錨杆通過W鋼帶一次讓壓和通過讓壓管二次讓壓，使構造變形能量得到充分釋放後，通過讓壓注漿錨杆尾部的注漿裝置，連接上注漿泵向構造區域的縫隙進行注漿，封閉離層、裂隙帶，將破碎巖層固化為一體；見圖3所示。第四步巷道頂板固化後再繼續向前掘進；掘進期間，再對巷道底板處進行常規鬆動卸壓爆破，促使正在掘進的巷道底板的構造應力充分釋放。
權利要求
1. 一種煤礦巷道掘進時構造型衝擊地壓防治方法，其特徵在於，步驟如下 第一步圈定構造衝擊危險區域在衝擊地壓危險煤層的掘進過程中，通過類比、巷道衝擊地壓顯現特徵的分析和判定， 同時根據掘進出現的構造展布情況，採用地應力實際觀測方法，進行地應力觀測，獲得地應力大小和方向，然後利用鑽屑法監測手段進行現場檢測，劃分出構造高應力區域，作為構造型衝擊地壓的防治重點區域； 第二步讓壓與注漿錨杆支護在上述防治重點區域的正在掘進的巷道頂板頂部沿巷道走向打一排高強度讓壓注漿錨杆，錨杆間距2-; 、深度至高應力區域邊界；當頂板巖層為軟巖時，首先在巷道頂板上採用錨網整體支護，提高頂板截面慣性矩，然後再打讓壓注漿錨杆；所述的讓壓注漿錨杆構造是，在鋼管的頭部設有錨頭、管體上設有注漿孔、鋼管的尾部依次設有止漿塞、W型鋼帶、讓壓管、託盤、螺母和注漿裝置；其中讓壓管的讓壓壓力大於W 型鋼帶的讓壓壓力；第三步當讓壓注漿錨杆通過W鋼帶一次讓壓和通過讓壓管二次讓壓，使構造變形能量得到充分釋放後，通過讓壓注漿錨杆尾部的注漿裝置，連接上注漿泵向構造區域的縫隙進行注漿，將破碎巖層固化為一體；第四步巷道頂板固化後再繼續向前掘進；掘進期間，再對巷道底板處進行常規鬆動卸壓爆破，促使正在掘進的巷道底板的構造應力充分釋放。
全文摘要
本發明公開了一種煤礦巷道掘進時構造型衝擊地壓防治方法，它首先圈定構造衝擊危險區域；在上述防治重點區域的正在掘進的巷道頂板頂部沿巷道走向打一排高強度讓壓注漿錨杆；當讓壓注漿錨杆通過W鋼帶一次讓壓和通過讓壓管二次讓壓，並通過讓壓注漿錨杆尾部的注漿裝置向構造區域的縫隙進行注漿；待巷道頂板固化後再繼續向前掘進。本發明通過在構造區域的巷道中部安裝高強度讓壓注漿錨杆，從根本上降低構造型衝擊危險性；採用讓壓注漿錨杆進行支護，可有效防止錨杆受衝擊載荷發生破斷，從而達到支護效果。
文檔編號E21C41/16GK102518436SQ20111037868
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者潘立友 申請人:山東科技大學