煤礦高應力區域巷道掘進工作面衝擊地壓防治方法
2023-05-24 16:06:41
專利名稱：煤礦高應力區域巷道掘進工作面衝擊地壓防治方法
技術領域：
本發明屬於煤礦巷道掘進技術領域。
背景技術：
隨著礦井開採深度的增加，開採範圍的擴大，開採的邊界條件的複雜化，發生在原始應力場、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、瓦斯異常等，因此，深井構造複雜煤層巷道掘進迎頭衝擊地壓防治是目前需要解決的技術難題。發生在巷道迎頭的破壞性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，包括鑽孔卸壓、普通爆破卸壓等措施。隨著開採深度增加，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，同時由於存在隱蔽性的危險，其控制難度異常艱難，目前的手段形成的卸壓範圍小，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。當巷道迎頭存在異常高應力區時，實施常規的鑽孔爆破和鑽孔卸壓時，鑽進就很困難，解危效果較差。因此高應力、大埋深條件下的巷道迎頭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，發明一種採用擴散原理防治巷道迎頭(即掘進工作面)衝擊地壓的技術方法具有重大現實意義。發明目的本發明的目的是針對目前深部巷道掘進迎頭衝擊地壓防治問題，提出一種衝擊能量「漸次擴散」釋放的衝擊地壓防治方法。本發明的技術方案是第一步確定衝擊地壓的防治重點區域在具有衝擊地壓危險煤層的掘進巷道工作面，通過類比、相臨採場衝擊地壓顯現特徵的分析、判定，同時採用深孔鑽探手段對掘進前方的煤層進行現場檢測，得到衝擊危險的趨向性區域，作為巷道掘進迎頭衝擊地壓的防治重點區域；第二步大直徑深孔破壞煤層，「擴」出卸壓「帶」(1)在防治重點區域的巷道工作面，沿著巷道走向，進行第一次大直徑鑽孔卸壓， 鑽孔直徑在80mm以上，鑽孔布置方式是，在巷道工作面上布置一排鑽孔，一排鑽孔分為三組，每組三個鑽孔，中間一組鑽孔沿著巷道走向鑽進，兩邊的兩組鑽孔分別向斜前方鑽進， 鑽孔方向與斷面夾角為55-65度，每組鑽孔的中間一個鑽孔為主卸壓孔，兩側的鑽孔為次卸壓孔，先鑽三個主卸壓孔，孔深大於20m，然後鑽次卸壓孔，次卸壓孔深度小於主卸壓孔孔深5m ；鑽孔後初步卸壓，並開始巷道掘進；(2)巷道掘進5m後，再沿著巷道走向第二次大直徑鑽孔卸壓，鑽孔直徑在80mm以上，鑽孔布置方式是，在巷道工作面上布置一排鑽孔，一排鑽孔分為三組，每組三個鑽孔，中間一組鑽孔在第一次原鑽孔中繼續向前鑽進，兩邊的兩組鑽孔分別沿著巷道走向鑽進，每組鑽孔的中間一個鑽孔為主卸壓孔，兩側的鑽孔為次卸壓孔，先鑽三個主卸壓孔，孔深大於 20m,然後鑽次卸壓孔，次卸壓孔深度小於主卸壓孔孔深5m ；鑽孔後初步卸壓，並開始巷道掘進；鑽孔後進一步卸壓，並開始巷道掘進；第三步常規深孔爆破卸壓巷道掘進5m後，在掘進工作面上和掘進工作面後的兩幫上進行常規深孔爆破卸壓；爆破時，首先在巷道迎頭布置3個爆破卸壓孔，在兩幫布置4-6個爆破卸壓孔，爆破卸壓孔的直徑42_，孔深6. 0-7. Om,距巷道底板1. 0 1. 3m,孔間距4_5m，仰角0 3°，裝藥長度2. 0-3. Om,孔內均勻布置2-3個並聯的雷管，孔外串聯連線，每5個孔一次起爆，進行最終卸壓；繼續掘進；掘進期間按照上述步驟邊監測、邊卸壓、邊掘進。本發明的積極效果是1、通過在高應力煤體內進行深「探」孔，一方面獲得衝擊危險性的細微分布，另一方面起到初步卸壓作用。2、採取深部大直徑「擴」孔，將煤體破壞，製造出大的卸壓「帶」，改變了迎頭應力分布，大幅度釋放衝擊能量。3、採取重疊大直徑卸壓技術、預留緩衝帶，保障了迎頭區域掘進期間的安全。4、採取迎頭和後路爆破技術，將能量分次釋放，從根本上降低破壞性衝擊危險性。
下面結合
本發明的實施例。圖1是本發明初步卸壓孔布置示意圖；圖2是本發明第二次卸壓孔布置示意3是本發明常規深孔爆破卸壓孔示意圖。
具體實施例方式如圖1-3所示，本發明煤礦高應力區域巷道掘進工作面衝擊地壓防治方法的具體步驟是第一步確定衝擊地壓的防治重點區域在具有衝擊地壓危險煤層的掘進巷道工作面，通過類比、相臨採場衝擊地壓顯現特徵的分析、判定，同時採用深孔鑽探手段對掘進前方的煤層進行現場檢測，得到衝擊危險的趨向性區域，作為巷道掘進迎頭衝擊地壓的防治重點區域；第二步大直徑深孔破壞煤層，「擴」出卸壓「帶」(1)如圖1所示，在防治重點區域的巷道工作面，沿著巷道走向，進行第一次大直徑鑽孔卸壓，鑽孔直徑在80mm以上，鑽孔布置方式是，在巷道工作面上布置一排鑽孔，一排鑽孔分為三組，每組三個鑽孔，中間一組鑽孔沿著巷道走向鑽進，兩邊的兩組鑽孔分別向斜前方鑽進，鑽孔方向與斷面夾角為55-65度，每組鑽孔的中間一個鑽孔為主卸壓孔，兩側的鑽孔為次卸壓孔，先鑽三個主卸壓孔，孔深大於20m，然後鑽次卸壓孔，次卸壓孔深度小於主卸壓孔孔深5m ；鑽孔後初步卸壓，並開始巷道掘進；(2)如圖2所示，巷道掘進5m後，再沿著巷道走向第二次大直徑鑽孔卸壓，鑽孔直徑在80mm以上，鑽孔布置方式是，在巷道工作面上布置一排鑽孔，一排鑽孔分為三組，每組三個鑽孔，中間一組鑽孔在第一次原鑽孔中繼續向前鑽進，兩邊的兩組鑽孔分別沿著巷道走向鑽進，每組鑽孔的中間一個鑽孔為主卸壓孔，兩側的鑽孔為次卸壓孔，先鑽三個主卸壓孔，孔深大於20m，然後鑽次卸壓孔，次卸壓孔深度小於主卸壓孔孔深5m ；鑽孔後初步卸壓，並開始巷道掘進；鑽孔後進一步卸壓，並開始巷道掘進；第三步常規深孔爆破卸壓如圖3所示，巷道掘進5m後，在掘進工作面上和掘進工作面後的兩幫上進行常規深孔爆破卸壓；首先在巷道迎頭布置3個爆破卸壓孔，在兩幫布置4-6個爆破卸壓孔，爆破卸壓孔的直徑42mm,孔深6. 0-7. Om,距巷道底板1. 0 1. 3m,孔間距4_5m，仰角0 3°，裝藥長度2. 0-3. Om,孔內均勻布置2-3個並聯的雷管，孔外串聯連線，每5個孔一次起爆，進行最終卸壓；繼續掘進。掘進期間按照上述步驟邊監測、邊卸壓、邊掘進。
權利要求
1. 一種煤礦高應力區域巷道掘進工作面衝擊地壓防治方法，其特徵在於，步驟如下第一步確定衝擊地壓的防治重點區域在具有衝擊地壓危險煤層的掘進巷道工作面，通過類比、相臨採場衝擊地壓顯現特徵的分析、判定，同時採用深孔鑽探手段對掘進前方的煤層進行現場檢測，得到衝擊危險的趨向性區域，作為巷道掘進迎頭衝擊地壓的防治重點區域；第二步大直徑深孔破壞煤層，擴出卸壓帶(1)在防治重點區域的巷道工作面，沿著巷道走向，進行第一次大直徑鑽孔卸壓，鑽孔直徑在80mm以上，鑽孔布置方式是，在巷道工作面上布置一排鑽孔，一排鑽孔分為三組，每組三個鑽孔，中間一組鑽孔沿著巷道走向鑽進，兩邊的兩組鑽孔分別向斜前方鑽進，鑽孔方向與斷面夾角為55-65度，每組鑽孔的中間一個鑽孔為主卸壓孔，兩側的鑽孔為次卸壓孔， 先鑽三個主卸壓孔，孔深大於20m，然後鑽次卸壓孔，次卸壓孔深度小於主卸壓孔孔深5m ； 鑽孔後初步卸壓，並開始巷道掘進；(2)巷道掘進5m後，再沿著巷道走向第二次大直徑鑽孔卸壓，鑽孔直徑在80mm以上，鑽孔布置方式是，在巷道工作面上布置一排鑽孔，一排鑽孔分為三組，每組三個鑽孔，中間一組鑽孔在第一次原鑽孔中繼續向前鑽進，兩邊的兩組鑽孔分別沿著巷道走向鑽進，每組鑽孔的中間一個鑽孔為主卸壓孔，兩側的鑽孔為次卸壓孔，先鑽三個主卸壓孔，孔深大於20m， 然後鑽次卸壓孔，次卸壓孔深度小於主卸壓孔孔深5m ；鑽孔後初步卸壓，並開始巷道掘進； 鑽孔後進一步卸壓，並開始巷道掘進；第三步常規深孔爆破卸壓巷道掘進5m後，在掘進工作面上和掘進工作面後的兩幫上進行常規深孔爆破卸壓；爆破時，首先在巷道迎頭布置3個爆破卸壓孔，在兩幫布置4-6個爆破卸壓孔，爆破卸壓孔的直徑42_，孔深6. 0-7. Om,距巷道底板1. 0 1. 3m,孔間距4_5m，仰角0 3°，裝藥長度 2. 0-3. Om,孔內均勻布置2-3個並聯的雷管，孔外串聯連線，每5個孔一次起爆，進行最終卸壓；繼續掘進；掘進期間按照上述步驟邊監測、邊卸壓、邊掘進。
全文摘要
本發明公開了一種煤礦高應力區域巷道掘進工作面衝擊地壓防治方法，它首先確定衝擊地壓的防治重點區域；然後在防治重點區域的巷道工作面，沿著巷道走向，進行兩次大直徑鑽孔卸壓；然後進行常規深孔爆破卸壓，邊卸壓、邊掘進，達到徹底卸壓。本發明通過在高應力煤體內進行深探孔，一方面獲得衝擊危險性的細微分布，另一方面起到初步卸壓作用，改變了迎頭應力分布，大幅度釋放衝擊能量，從根本上降低破壞性衝擊危險性。
文檔編號E21C41/16GK102425416SQ20111028284
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月12日 優先權日2011年9月12日
發明者潘立友 申請人:山東科技大學