[发明专利]煤岩脉冲可控强波致裂煤岩体形成巷道防冲弱结构层的方法

说明书

本发明公开了一种煤岩脉冲可控强波致裂煤岩体形成巷道防冲弱结构层的方法，适用于煤矿井下巷道掘进与开采安全技术领域。利用钻机在指定位置钻孔，向钻孔中注入水，将高压电脉冲设备放置到指定位置，对钻孔进行封孔，致裂，形成巷道防冲弱结构层，吸收冲击矿压释放的能量。钢管能保护高压电脉冲设备顺利从钻孔取出，同时保护钻孔不破坏巷道支护层。在有效保护巷道支护层的前提下，有效吸收冲击矿压能量，从而减弱冲击矿压对巷道的破坏程度，对于冲击矿压的防治具有重要意义，而且脉冲可控强波致裂煤体实现弱结构层安全、新颖、实用。在本技术领域中具有广泛的实用性。

技术领域

本发明涉及一种形成巷道防冲弱结构层的方法，尤其是一种适用于煤矿井下巷道掘进与开采安全技术领域中的煤岩脉冲可控强波致裂煤岩体形成巷道防冲弱结构层的方法。

背景技术

据统计，我国已有178个矿井发生过冲击矿压(冲击地压)，冲击矿压不仅发生在深部矿井，浅部矿井冲击矿压事故也逐渐增多，随着煤炭资源的不断开采，冲击矿压矿井数量将会逐渐增多，冲击矿压一旦发生，将会对矿工的的生命造成极大的威胁，对矿井造成巨大的损失。冲击矿压是在煤矿的开采过程中，由于采动影响使巷道及工作面原有的力学平衡受到破坏，其弹性能发生迅猛释放的动力现象，严重时会波及地面建筑物。因此，冲击矿压问题已成为煤矿掘进与开采、威胁矿井安全的一大技术难题。

冲击矿压发生次数随煤层开采深度增加呈现非线性增长关系，冲击矿压防治技术的有效性，直接决定了冲击矿压的灾害能否被有效降低。特别是在一些冲击矿压严重矿井，尽管采取了多种防治技术，还是没能消除冲击矿压这一灾害。

我国的大部分煤矿煤层坚硬或者煤层上有完整的坚硬顶板，由于煤岩体的强度大、硬度高，煤岩体完整，容易积聚大量弹性能，影响巷道掘进与工作面的开采，同时对巷道的稳定性也构成威胁。巷道煤岩体一旦突然垮落，大量的弹性能突然释放，震动强烈，导致煤岩体冲击矿压的发生，对附近巷道或工作面也构成了极大的威胁。

利用煤岩脉冲可控强波致裂煤岩体实现弱结构技术是一种用于煤矿掘进防治冲击矿压的新理念，与传统的防治冲击矿压技术不同。对煤矿的安全、高效掘进有重要的意义。通过煤岩脉冲可控强波致裂煤岩体实现弱结构技术，吸收冲击矿压能量，对冲击矿压矿井的安全开采、巷道支护和冲击矿压防治具有重要意义。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种煤岩脉冲可控强波致裂煤岩体形成巷道防冲弱结构层的方法，基于煤岩脉冲可控强波致裂煤岩体实现弱结构层，吸收冲击矿压能量，从而减弱冲击矿压能量对巷道两帮及顶板的威胁，防止冲击矿压的发生。

技术方案：本发明的煤岩脉冲可控强波致裂煤岩体形成巷道防冲弱结构层的方法，包括如下步骤：

a.用钻机间隔距离分别从巷道左右两帮向煤岩体指定位置打若干个卸压钻孔，孔深不小于20m，卸压钻孔深度为巷道两帮距底板1.5～2.0m处，钻孔开孔与巷道帮部煤壁垂直，左帮与右帮的卸压钻孔位置对称或不对称；

b.向施工完成的卸压钻孔内放入与卸压钻孔直径相同的钢管，通过钢管向钻孔内注入水，将高压电脉冲设备送入钻孔内指定位置，对卸压钻孔进行封孔，启动高压电脉冲设备产生冲击波能量，单次冲击波能量为20～30kJ，通过2～3次冲击波致裂，使煤岩体形成致裂后的弱结构层。

所述的若干卸压孔孔口之间的间隔距离为10～20m。

所述的若干个卸压孔垂直巷道两帮打入。

所述的若干卸压孔的钻孔直径为120～150mm。

所述与卸压孔直径相同的钢管，钢管的长度为6～12m。

所述的钢管由多节短钢管公母螺丝对接联结而成。