[发明专利]一种冲击地压煤层巷道高压水射流割缝卸压参数优化方法

说明书

本发明公开一种冲击地压煤层巷道高压水射流割缝卸压参数优化方法，包括以下步骤：采集煤层巷道数据，其中，所述煤层巷道数据包括矿井采掘数据、煤岩层参数和施工区域参数；基于所述煤层巷道数据，构建高压水射流割缝卸压参数优化模型；将所述煤岩巷道数据输入所述高压水射流割缝卸压参数优化模型，模拟不同所述煤层巷道数据下的应力及能量演化特征，确定高压水射流割缝卸压效果等级评定综合指数，获得适用于煤岩层巷道的最优卸压参数。本发明将所涉及的高压水射流卸压参数优化方法更符合矿井实际情况，所获得的最优卸压参数准确度更高，能对冲击危险性较高区域进行精准卸压，对最大限度的保证巷道支护体稳定及卸压效果最大化具有深刻作用。

技术领域

本发明涉及冲击地压煤层巷道卸压技术领域，特别是涉及一种冲击地压煤层巷道高压水射流割缝卸压参数优化方法。

背景技术

冲击地压是一种由于煤矿井巷或工作面周围煤(岩)体弹性变形能的瞬时释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象，对矿山的安全生产有很大的威胁。随着我国煤炭生产重心向西部转移，煤炭开采强度增大和开采条件日益复杂，冲击地压灾害日趋严重，事故频发，导致重大安全风险。据统计，冲击地压主要发生在巷道中，且主要发生在回采及掘进工序。目前为止巷道煤岩体卸压措施主要有顶板深孔爆破、钻孔卸压、水力致裂等，以上方法在国内各矿井经过现场应用，取得了一定的应用效果，但均存在一定的适用条件和局限性。

鉴于高压水射流割缝技术具有粉尘量少及无火花等优点，众多学者针对高压水射流割缝卸压及瓦斯增透技术的原理及应用展开了研究，但是水射流割缝技术在冲击地压煤层巷道卸压防治方面研究较少，且影响巷道卸压效果的因素较多，不合理的卸压参数不仅会造成巷道围岩应力的多次扰动，加剧了应力峰值区域对巷帮围岩自承载能力的消耗，而且会对巷道围岩支护结构造成损伤，最终破坏巷道的整体稳定性。

因此，亟需一种冲击地压煤层巷道高压水射流割缝卸压参数优化方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种冲击地压煤层巷道高压水射流割缝卸压参数优化方法，以解决上述现有技术存在的问题，所涉及的高压水射流卸压参数优化方法更符合矿井实际情况，所获得的最优卸压参数准确度更高，能对冲击危险性较高区域进行精准卸压，对最大限度的保证巷道支护体稳定及卸压效果最大化具有深刻作用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种冲击地压煤层巷道高压水射流割缝卸压参数优化方法，包括以下步骤：

采集煤层巷道数据，其中，所述煤层巷道数据包括矿井采掘数据、煤岩层参数和施工区域参数；

基于所述煤层巷道数据，构建高压水射流割缝卸压参数优化模型；

将所述煤岩巷道数据输入所述高压水射流割缝卸压参数优化模型，模拟不同所述煤层巷道数据下的应力及能量演化特征，确定高压水射流割缝卸压效果等级评定综合指数，获得适用于煤岩层巷道的最优卸压参数。

可选地，构建所述高压水射流割缝卸压参数优化模型包括：

基于所述矿井采掘数据，构建矿井三维地质数值模型；

分别构建钻孔间距-割缝半径理论计算模型、构建钻孔深度-割缝长度理论计算模型和缝槽切割间距理论计算模型；

基于所述钻孔间距-割缝半径理论计算模型、钻孔深度-割缝长度理论计算模型、缝槽切割间距理论计算模型和所述矿井三维地质数值模型，构建所述高压水射流割缝卸压参数优化模型。

可选地，所述矿井三维地质数值模型包括不同的卸压区域，对不同所述卸压区域分别进行不同精细度的网格划分。

可选地，构建所述钻孔间距-割缝半径理论计算模型包括：

将割缝槽划分为破碎区、塑性区及弹性区，其中，所述割缝槽由高压水射流割缝卸压后形成；