[发明专利]一种定向切缝压裂顶板大巷防冲护巷方法及安全采矿方法

说明书

本申请涉及一种定向切缝压裂顶板大巷防冲护巷方法及安全采矿方法，其中，所述防冲护巷方法包括：步骤一：确定大巷致裂范围、待致裂的岩层层位；步骤二：确定致裂钻孔的施工仰角与施工长度；在大巷致裂范围内施工顶板致裂钻孔，致裂钻孔包括第一致裂孔和第二致裂孔；步骤三：对第一致裂孔和第二致裂孔进行定向割缝及高压水力致裂。安全采矿方法采用定向切缝压裂顶板大巷防冲护巷方法。本申请采用长、短致裂孔结合的布置方式，对大巷顶板围岩进行定向致裂，在大巷周边形成双层保护带，有效阻断顶板运动及采动支承压力对大巷的影响，从根本上消除大巷冲击危险源，实现防冲与护巷的双重目的。

技术领域

本申请属于煤矿大巷冲击地压防治与巷道保护技术领域，具体而言涉及一种定向切缝压裂顶板大巷防冲护巷方法及安全采矿方法。

背景技术

冲击地压是指煤矿井巷或工作面周围煤体由于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，是制约我国深部煤炭资源安全开采的主要因素之一。随着煤矿地质条件恶化、应力集中程度加剧，越来越多的煤矿出现了工作面回采与开拓巷道维护的矛盾、开拓大巷受震动影响破坏甚至冲击地压显现的问题。开拓巷道的防冲要求日益增高，尤其是深部矿井，采用留煤柱护巷的开拓巷道，留有足够宽度煤柱（工作面距离大巷很远时）依然有发生冲击的可能。如果护巷煤柱留设过小，会造成开拓巷道的大变形，极大的增加巷道维护成本；而护巷煤柱留设过大，则相当于缩短了工作面的推进距离，影响了矿井的采掘接续与资源回收，受采动以及煤柱冲击的影响，开拓巷道的安全、维护和工作面的回采形成了相互制约的局面。

受采动影响的大巷防冲与护巷方法，传统技术手段主要为加强巷道支护并进行及时扩刷、巷修或者进行两帮与底板的爆破/钻孔卸压，但是这些方法中并没有充分考虑护巷与防冲双重需要，多属于被动的卸压解危，卸压保护带范围小，同时巷道修护的工程量较大，有时需要反复多次进行，对生产影响大，综合成本高。另外，目前上山防冲煤柱的留设方法主要为工程类比法与实验模拟法，上述方法依赖于工程经验，基于现场矿压显现数据监测与分析，以相邻采区上山煤柱留设宽度为依据，进而为新采区上山保护煤柱/防冲煤柱留设提供依据。然而，这种工程类比法未考虑工程间的差异以及工程的特殊条件，并且随着采深的加大，为了提高安全系数，煤柱留设往往越来越大，即便满足了防冲要求，但是煤炭资源损失量巨大，并不科学合理。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种定向切缝压裂顶板大巷防冲护巷方法及安全采矿方法，用以解决现有方法并没有充分考虑护巷与防冲双重需要，多属于被动的卸压解危，卸压保护带范围小，同时巷道修护的工程量较大，有时需要反复多次进行，对生产影响大，综合成本高的问题中的一者或多者。

本发明的目的是这样实现的：

一方面，提供一种定向切缝压裂顶板大巷防冲护巷方法，包括：

步骤一：根据工作面两侧支承压力影响范围确定大巷致裂范围，将工作面顶板进入裂隙带的老顶岩层确定为待致裂的岩层层位；

步骤二：基于待致裂的岩层层位的发育情况，确定致裂钻孔的施工仰角与施工长度；在大巷致裂范围内施工顶板致裂钻孔，致裂钻孔包括第一致裂孔和第二致裂孔，第一致裂孔的长度大于第二致裂孔的长度；

步骤三：对第一致裂孔和第二致裂孔进行定向割缝及高压水力致裂。

进一步地，步骤一中，按照下式确定大巷致裂范围：