[发明专利]一种冲击地压的解危方法

说明书

一种冲击地压的解危方法，属于煤矿开采技术领域。该冲击地压的解危方法，先结合具体解危空间的综合条件，根据开采煤层的煤层厚度，确定大直径钻孔周围塑性区最大边界R，设计大直径钻孔的半径r；在解危采煤工作面时，在采煤工作面的前方煤体中，平行于煤壁，设置有n个直径为2r大直径钻孔，在解危回采巷道时，在回采巷道正煤帮侧的煤体中，平行于正煤帮设置有一个直径为2r大直径钻孔；该方法操作步骤简单、布置钻孔数量少、不必进行爆破卸压，尤其适用于有冲击地压倾向且煤层瓦斯含量高的矿井。

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种冲击地压的解危方法，这种方法采用在解危空间煤体中布置平行采煤工作面煤壁的大直径钻孔或回采巷道煤帮的大直径钻孔解危。

背景技术

冲击地压是煤矿各类灾害中造成破坏最严重的灾害之一，它能摧毁回采工作面、破坏巷道、造成大量人员伤亡以及巨大的经济损失，严重威胁煤矿安全生产，进行冲击地压防治研究工作是煤矿安全生产的保障。传统防治冲击地压的方法主要有深孔爆破卸压、钻孔高压注水切割、注水软化等，其中，深孔爆破卸压法孔径小、所定义的深孔是几米到十几米，孔深与工作面长度比较偏小，爆破过程中存在一定危险性，并且只能在很小程度上缓解冲击地压发生；钻孔高压注水切割、注水软化方法，受煤体自身条件的限制，常常一个注水孔仅注水几分钟后便出现反水现象，从而失去了调压注水作用，在一定程度上限制了方法的使用。本发明依据钻孔围岩蝶形塑性区理论，提出一种利用大直径钻孔对冲击地压的解危方法，通过在解危空间煤体中布置平行采煤工作面煤壁的大直径钻孔或回采巷道煤帮的大直径钻孔，实现采煤工作面和回采巷道冲击煤体内集中应力及弹性能的充分释放，避免两区域冲击地压发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种冲击地压的解危方法，这种方法是建立在蝶形塑性区理论上的新方法。该方法通过在解危空间煤体中布置平行采煤工作面煤壁的大直径钻孔或回采巷道煤帮的大直径钻孔，使大直径钻孔周围形成大范围塑性区，并且把煤体中的集中应力和弹性能充分释放，从而达到预防冲击地压发生的目的，有效保证采煤工作面和回采巷道稳定。

本发明的一种冲击地压的解危方法，采用的技术方案是：

步骤1，解危空间的综合分析

结合具体施工矿井的基本条件，综合分析解危空间的煤层地质赋存条件及地应力分布特征、煤层及围岩物理力学参数、估算工作面前方支承压力峰值、分析施工经济成本和施工技术条件；

步骤2，确定大直径钻孔参数

根据对解危空间的综合分析，考虑大直径钻孔在双向不等压应力场下，根据开采煤层的煤层厚度，确定大直径钻孔周围塑性区最大边界R，根据大直径钻孔周围塑性区最大边界R和大直径钻孔的半径r的数学定量关系，设计大直径钻孔的半径r；

步骤3，根据解危空间，设置大直径钻孔

根据解危空间的不同，设置大直径钻孔，其中，解危空间分别为：采煤工作面和回采巷道；

(1)在解危采煤工作面时，在采煤工作面的前方煤体中，平行于采煤工作面煤壁，设置有n个直径为2r大直径钻孔，大直径钻孔的垂直高度为采煤工作面巷高的一半；其中，n为正整数，n≥3；

所述的大直径钻孔为通孔时，设置在采煤工作面的前方煤体中，距离采煤工作面煤壁最近的大直径钻孔为第一钻孔，后续依次为第二钻孔、第三钻孔……，第一钻孔距采煤工作面煤壁水平距离为R，各个钻孔之间的水平距离为R；

所述的大直径钻孔为非通孔时，设置在采煤工作面的前方煤体两侧，距离采煤工作面煤壁最近的大直径钻孔为第一钻孔，后续依次为第二钻孔、第三钻孔……，第一钻孔距采煤工作面煤壁水平距离为R，各个钻孔之间的水平距离为R；奇数钻孔设置在采煤工作面的前方煤体的一侧，偶数钻孔设置在采煤工作面的前方煤体的另一侧，同一侧的钻孔的水平距离为2R；