[发明专利]一种采动应力影响下大变形巷道卸压方法

说明书

本发明公开了一种采动应力影响下大变形巷道卸压方法，包括：a.根据矿井地质资料或取芯实验方式获取处于矿层上方的矿层覆岩的岩层层数n、各层厚度h以及岩性并测试各层的岩石力学参数；b.通过分析，获取不同岩层对于采动应力传递的影响，并依此分析确定具有传递支承应力功能、对大变形巷道的矿压显现起到主要控制作用的厚硬岩层作为主控制层；c.在主控制层中确定爆破卸压的优选位置；d.按爆破卸压的优选位置向主控层内打设多个钻孔，使用爆破方法切断主控制层。本发明可以在保持巷道围岩完整性的前提下阻断采空区上覆岩层载荷向工作面方向的传递路径，以减弱巷道受工作面超前采动应力影响，达到保护巷道的目的。

技术领域

本发明涉及一种巷道卸压方法，具体是一种适用于对采动应力影响下的大变形巷道进行卸压的方法，属于煤矿安全技术领域。

背景技术

近年来，随着我国矿井开采深度不断增加，矿井地应力也不断加大，越来越多的巷道受高应力影响。工作面开采形成的采空区上覆岩层载荷将在工作面前方形成采动超前支承压力，对处于支承应力影响范围内的巷道造成极大的破坏。支承应力分布规律不但与工作面埋深、基本顶厚度、直接顶厚度和岩性等因素有关，而且还随着工作面的推进呈动态变化。长时间处于采动超前支承压力剧烈影响范围内，将导致巷道出现片帮，冒顶和底鼓等大变形显现，极易诱发涌水、岩爆和瓦斯突出等重大事故，造成重大人员伤亡和财产损失。

现有的对采动应力影响下的大变形巷道进行卸压治理的手段通常采用在巷道底板开槽卸压、围岩松动圈爆破卸压以及提高巷道支护强度等方式，但在实际工程实践中效果欠佳，现有的治理手段主要存在以下缺点：

1)仅对巷道自身进行处理，并未阻断采动应力的传递路径、并未从根源上解决采动应力对巷道破坏问题，从而导致巷道依旧处于强采动应力影响范围内、矿压显现依旧强烈，虽然在短期内效果显著，但并未阻止巷道变形量的扩大，进而导致巷道长期运营的稳定性差；

2)巷道围岩的完整性会受到严重破坏，巷道表面及浅部的围岩松散破碎，不仅加大巷道支护难度，而且会威胁矿井生产安全；

3)需消耗数量巨大的锚索网梁等支护材料以及人力机具等生产资源，造成矿井维护成本增大，且巷道维护工程量大会造成矿井生产效率的降低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种采动应力影响下大变形巷道卸压方法，可以在保持巷道围岩完整性的前提下阻断采空区上覆岩层载荷向工作面方向的传递路径，以减弱巷道受工作面超前采动应力影响，从而大幅提升巷道稳定性，达到保护巷道的目的。

为实现上述目的，本采动应力影响下大变形巷道卸压方法具体包括以下步骤：

a.根据矿井地质资料或取芯实验方式获取处于矿层上方的矿层覆岩的岩层层数n、各层厚度h、岩性以及各层的岩石力学参数；

b.可采用使用数值模拟方法，通过分别弱化不同岩层，获取不同岩层对于采动应力传递的影响，并依此分析确定具有传递支承应力功能、对采场及其围岩的矿压显现起到主要控制作用的厚硬岩层作为主控制层；

c.在主控制层中确定爆破卸压的优选位置；

d.按爆破卸压的优选位置向主控层内打设多个钻孔、并分别在钻孔内充填炸药，封孔后使用爆破方法切断主控制层；

e.实时监测巷道变形量及巷道围岩应力场演化特征。

作为本发明的进一步改进方案，所述的步骤b中确定主控制层的方法具体包括以下步骤：

①采用数值模拟手段，依据步骤a建立数值模拟模型，记为模型X，进行首次数值模拟计算，获取工作面超前范围内应力分布状态及数值等信息，记为结果Y；