[发明专利]一种煤矿井下远程区域精准防控冲击地压方法

说明书

本发明公开了一种煤矿井下远程区域精准防控冲击地压方法，根据地质及采矿条件，分析评价采掘工程及相邻各区域的冲击危险性，确定冲击震动源、应力波传播路径及冲击地压危险区，制定定向钻进和分段可控压裂关键技术工艺参数，利用定向钻机向冲击震动源或冲击应力波传播路径区域施工定向长钻孔及分支钻孔，采用后退式、逐级、分段可控压裂，通过监测并反演分析定向钻孔分段压裂有效影响区域，定量评价远程区域精准防控效果。该方法能有效降低高位顶板弯曲能、断裂能、冲击能和构造活化能，或者切断冲击应力波传播路径或降低应力波传播强度，最终实现远程、区域精准高效防控冲击地压，特别适合于顶板断裂型和构造活化型等大型冲击地压的防治。

技术领域

本发明涉及一种防控冲击地压方法，具体涉及一种煤矿井下远程区域精准防控冲击地压方法。

背景技术

统计表明，我国80％以上冲击地压矿井存在厚层坚硬顶板。深部煤炭和资源开采过程中，厚层坚硬顶板对冲击地压的影响，其一是大面积悬顶使局部煤体垂直应力集中程度更高，能量密度更大，其二是顶板的大面积突然断裂形成的强烈动载瞬间导致煤岩体的动力失稳。具有冲击范围广、释放能量高、发生突然而猛烈的特点，容易造成巨大的破坏。顶板断裂型和断层活化型冲击地压是造成近年煤矿深部开采过程中重特大冲击地压时有发生的主要原因。

目前针对冲击地压治理，主要有区域防治措施和局部解危措施。其中区域防治措施有卸压保护层开采、顶板预裂、底板预裂和煤层注水等；局部解危措施主要有局部深孔卸压爆破、大直径钻孔卸压、水力压裂、水力割缝等。

卸压保护层开采存在多数煤矿无卸压保护层或选择合适的卸压保护层非常难的问题，后三种区域措施和局部措施则存在单孔措施作用范围小、措施工程量大、可控性和精准性差、效率低，而且均是在工作面、巷道等采掘空间中实施，对生产影响大，而且近距离施工容易诱发冲击地压灾害或事故，措施施工有风险。

据最新研究结果表明，冲击地压是顶板断裂、断层活化或大范围煤体破断等产生震动应力波，应力波传播并与采动空间高应力或高应力梯度围岩耦合，造成采掘空间围岩和支护系统区域性瞬间破坏，并破坏采掘空间。因此，有效防控冲击地压必须从冲击震动源、应力传播路径和高应力/高应力梯度围岩等三个冲击地压演化区域实施，特别是有效控制前二者，才能有效防控重特大型冲击地压。

对比，本发明提出一种煤矿井下远程区域精准防控冲击地压方法。

发明内容

为了解决远距离防控区域发生冲击地压的问题，本发明提供一种煤矿井下远程区域精准防控冲击地压方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种煤矿井下远程区域精准防控冲击地压方法，包括以下步骤：

a、根据地质及采矿条件，分析评价采掘工程及相邻各区域的冲击危险性，确定冲击地压主控因素，判断冲击震动源的位置和强度，确定冲击地压危险区域；

b、若步骤a判断受顶板断裂影响；在步骤a的基础上，根据冲击震动源、冲击危险区域的位置和范围及煤岩层属性、特征参数，并结合室内煤岩试样动载应力波能量分析结果，确定顶板断裂冲击震动源的实际能量；

c、若步骤a判断受断层活化影响，在步骤a的基础上，还需要确定断层活化冲击应力波传播路径；

d、根据步骤b或步骤c的参数，制定煤矿井下远程区域精准防控技术参数，包括：定向钻进和分段可控压裂的钻孔轨迹设计、分段压裂间距、压裂水压/流量、压裂方向；

e、根据步骤d的设计，利用千米定向钻机通过钻场向高位顶板冲击震动源或冲击应力波传播路径区域施工定向长钻孔及若干个分支钻孔；再依次下入压裂管和封隔器，采用从钻孔深处由内向外，按照后退式逐级分段可控压裂；

f、反演研究定向钻孔分段压裂的有效影响区域并对比分段可控压裂前后顶板断裂冲击震动源的实际能量；检测是否达到预期目标。