[发明专利]基于电脉冲技术的含夹矸厚煤层开采冲击地压防治方法

说明书

本发明提供一种基于电脉冲技术的含夹矸厚煤层开采冲击地压防治方法，涉及矿山安全生产技术领域。本发明基于电脉冲技术，对掘进工作面前方的煤层夹矸以及回采工作面内侧的煤层夹矸进行弱化；将夹矸注液与高压电脉冲有机结合起来，在向煤层中注入具有改性作用的电解质液体，即提高的夹矸的孔隙裂隙，又促使离子溶液充分分布在夹矸区域，为高压电脉冲创造了有利条件。利用高压电脉冲产生巨大的能量，直接作用于夹矸上，在正负电极之间产生放电通道，巨大的能量瞬间通过放电通道，形成强大的应力波使夹矸破裂，采掘时降低了夹矸区域的集中应力，可减少冲击地压的发生。

技术领域

本发明涉及矿山安全生产技术领域，尤其涉及一种基于电脉冲技术的含夹矸厚煤层开采冲击地压防治方法。

背景技术

近年来，在全国多个矿区发生了厚煤层掘进工作面在夹矸区域发生冲击地压的情况(称之为“夹矸厚煤层冲击地压”)，造成严重的人员伤亡和财产损失。由于夹矸硬度较大，容易在煤层和夹矸交界面附近形成应力集中区，当工作面位于夹矸形成的应力集中区影响范围内时，工作面超前应力场与夹矸应力场叠加，导致应力高度集中。此时，煤体若具有冲击倾向性，则极易在扰动作用下发生冲击地压。

现有技术中，多是采用钻孔卸压和煤层注水技术，降低夹矸带超前应力集中程度，减小由煤矸强度(刚度)差异造成的应力不均，都是被动的冲击地压防治。钻孔卸压工作量大，卸压效果不明显，需要进行多次卸压。煤层注水的防治效果有限，可以在一定范围降低煤岩体的冲击倾向性，改善围岩受力状态，同时注水效果与煤体中亲水性矿物的含量密切相关。因此，采用电脉冲预裂方法提前对夹矸进行预裂弱化，降低夹矸区域的应力集中程度，进而可达到夹矸厚煤层冲击地压防治的目的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于电脉冲技术的含夹矸厚煤层开采冲击地压防治方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种基于电脉冲技术的含夹矸厚煤层开采冲击地压防治方法，包括以下步骤：

步骤1：采用电脉冲技术对掘进工作面前方的煤层夹矸进行弱化；

步骤1.1：在回采巷道掘进时，在掘进工作面揭露夹矸的两侧，沿巷道掘进方向在夹矸中部层位施工两个钻孔；在钻孔内安装注液管路，并采用高分子材料进行封孔，将外露的管路连接高压注液系统，注入设定浓度的具有改性作用的电解质溶液；

所述钻孔长度为20-30m；

所述封孔长度为10％钻孔长度；

所述的具有改性作用的电解质溶液包括HCl、NaOH、HNO₃、H₂SO₄、H₂CO₃、KOH溶液，质量浓度为2％-5％。

所述高压注液的注液压力为8-12MPa，注液时间为12-48小时。

步骤1.2：达到设定的注液时间后，将孔内液体排出，将与高压防爆放电电源相连的正电极和负电极分别送入两钻孔底部，并将两电极安装于钻孔内壁；

步骤1.3：打开高压防爆放电电源的开关，对正负两电极之间的夹矸进行放电；两电极之间激发出高能等离子体通道，夹矸在等离子体力学效应作用下产生裂隙，夹矸层强度降低；

步骤1.4：同时移动两电极至钻孔的下一预裂位置，重复步骤1.3-1.4，直至整个预裂过程结束；各个预裂点之间间距为1-3m；

步骤2：采用电脉冲技术对回采工作面内侧的煤层夹矸进行弱化；

步骤2.1：工作面回采前，在两回采巷道向工作面内侧依次布置若干组钻孔，钻孔沿夹矸中部层位布置；每组包括2个钻孔，组内钻孔之间的间距为10-30m，各组之间的间距为1-3m；