CN102678120B - 冲击地压卸压解危方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冲击地压卸压解危方法，可有效解决冲击地压卸压解危，确保煤矿安全的问题，方法是，本煤层卸压爆破，针对煤层内存在的较大内应力，采取巷壁打眼，制造自由空间，使应力重新分布，通过钻孔，将压力和水溶液注入煤体，增加水分，对煤层顶板实施爆破，对煤层底板实施爆破，将压裂液高压注入煤体原有的和压裂后出现的裂缝、孔隙内，扩宽并伸展和沟通这些裂缝，增加煤层的裂隙，改变煤体应力大小及方向，使应力向煤岩体深部转移，选择安全的煤层或煤体进行开采，形成采空区和自然冒落拱后发生卸荷作用，防止或缓解冲击地压以及冒顶，本发明方法稳定可靠，卸压解危效果好，实现冲击地压防治，有效保证煤矿的安全生产，经济和社会效益巨大。
Description
技术领域
本发明涉及采矿行业，特别是在强冲击地压危险区卸压解危体系综合运用的一种冲击地压卸压解危方法。
背景技术
煤矿开采达到一定深度时，由于地应力、采动应力及构造应力的共同作用，大多数矿井不同程度地受到冲击地压的威胁，加上煤层本身的冲击倾向性、开采技术条件及地质因素，冲击地压会显现日益严重，随着开采深度的增加，冲击地压显现越来越频繁。冲击强度与破坏程度越来越大，特别是开采深度达到地表500m以下时发生尤为频繁和强烈，严重威胁安全生产。
对于各冲击地压矿井针对不同地质构造、采掘面应力集中程度，现有的冲击地压卸压措施，在实际应用中过于单一，不能有效预防冲击地压灾害的发生，从而达不到弱化煤层冲击倾向性的预期效果，不能很好的解决由于冲击地压造成的不安全隐患，因此冲击地压卸压解危上的改进和创新是必须解决的技术问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种冲击地压卸压解危方法，可有效解决冲击地压卸压解危，确保煤矿安全的问题。
本发明解决的技术方案是，采用冲击地压卸压解危三级体系，该三级体系包括一级本煤层卸压、二级围岩卸压、三级开采解放层卸压，具体是：
一级本煤层卸压：
（1）本煤层卸压爆破：在已确认具有冲击危险的区域，通过对煤体实施爆破，以达到解除冲击危险的一种治理措施；
（2）卸压钻孔：针对煤层内存在的较大内应力，采取巷壁打眼，制造自由空间，使应力重新分布，改变了煤体压力释放角度或方向，使煤体应力释放在松动圈以外，从而达到保护巷道支架稳定和有效断面的措施；
（3）煤层注水：通过钻孔，将压力和水溶液注入煤体，增加水分，以改变煤的物理力学性质，减弱或消除煤层冲击地压能力的一种防范措施；
二级围岩卸压：
（1）断底爆破：对煤层顶板实施爆破，以达到解除顶板压力的一种治理措施；
（2）断顶爆破：对煤层底板实施爆破，以达到解除底板压力的一种治理措施；
（3）水力压裂：将压裂液高压注入煤体原有的和压裂后出现的裂缝、孔隙内，克服最小主应力和煤岩体的破裂压力，扩宽并伸展和沟通这些裂缝，进而在煤岩体中产生更多的人造裂缝与裂隙，从而增加煤层的裂隙，改变煤体应力大小及方向，使应力向煤岩体深部转移，以达到释放冲击地压和解除局部应力集中的效果；
三级开采解放层卸压：在一定条件下，选择比较安全的煤层或煤体首先进行开采，形成采空区和自然冒落拱后发生卸荷作用，防止或缓解冲击地压以及冒顶的一种办法。
本发明方法稳定可靠，卸压解危效果好，实现矿井的三级卸压解危体系，通过井下不同地质构造特点并结合采掘面应力集中程度，有针对性的进行综合运用各项措施，在措施实施后，结合现场应用情况，对采掘面应力集中程度结合监测情况进行分析，为下一步优化解危参数提供依据，通过该体系的建立和实施，最终达到应力释放或应力向深部转移的目的，实现冲击地压防治，有效保证煤矿的安全生产，经济和社会效益巨大。
附图说明
图1为本发明冲击地压卸压解危三级体系框示图。
图2为本发明的采煤工作面爆破钻孔布置图。
图3为图2中A-A向截面示图。
图4为本发明的掘进工作面迎头及两帮爆破孔布置示意图。
图5为图4中C-C向截面示图。
图6为图4中B-B向截面示图。
图7为本发明的采煤工作面卸压钻孔布置示意图。
图8图7中D-D向截面示图。
图9为本发明的采煤工作面注水钻孔布置示意图。
图10为图9中E-E向截面示图。
图11为本发明的掘进工作面迎头及两帮注水孔布置示意图。
图12为图11中F-F向截面示图。
图13为图11中G-G向截面示图。
图14为本发明的采煤工作面断底爆破示意图。
图15为图14中H-H向截面示图。
图16为本发明的采煤工作面断顶爆破示意图。
图17为图16中I-I向截面示图。
图18为本发明的采煤工作面水力压裂布置示意图。
图19为图18中J-J向截面示图。
图20为本发明的开采解放层示意图。
在上述附图中，其中，1-回风巷，2-爆破钻孔（炮眼），3-炸药，4-采煤工作面，5-运输巷子，6-煤层顶板，7-煤层，8-煤层底板，9-垮落区，10-注水钻孔，11-断底爆破孔，12-断顶爆破孔，13-水力压裂孔，14-高应力区，15-卸压拱，16-采空区，17-开采解放层，18-岩石，19-被开采解决层，20-被解放的煤体。
具体实施方式
以下结合附图和实际情况对本发明的具体实施方式作详细说明。
由图1所示，本发明是采用三级体系对冲击地压进行卸压解危，所述的三级体系是一级本煤层卸压、二级围岩卸压、三级开采解放层卸压；
其中一级本煤层卸压方法是，采用本煤层卸压爆破、卸压钻孔、煤层注水，分别是：
（1）本煤层深孔爆破：采煤掘进期间，在迎头、运输巷上帮及回风巷、运输巷下帮布置爆破炮眼（又称爆破钻孔），炮眼间距均为5m，孔深 15-30m，孔径75mm，距底板1.5m，炮眼每孔装药量8-10kg，封泥长度大于3m，正向装药，双雷管起爆（见图2、3、4、5、6）；
（2）卸压钻孔：对采煤掘进工作面两帮收敛速度快、变形量较大的地点钻孔卸压，钻孔间距0.6-1.2m，孔深15-60m，孔径125mm，距底板1.5m（见图7、8）；
（3）煤层注水：采煤掘进期间在迎头、回风巷下帮及运输巷上帮进行注水卸压，采煤期间在工作面前方或回风巷下帮及运输巷上帮面前300m范围进行超前注水卸压，注水孔间距10-20m，孔深120m，孔径75mm，距底板1.5m，注水压力12MPa，使用乳化液泵进行供水（见图9、10、11、12、13）；
二级围岩卸压方法是，采用断底爆破、断顶爆破、水力压裂，分别是：
（1）断底爆破：在运输巷打炮眼，炮眼间距5m，炮眼钻孔方向为俯角45°，孔深25m，孔径75mm（见图14、15）；
（2）断顶爆破：在运输巷打炮眼，炮眼间距5m，炮眼钻孔方向为仰角60°，孔深25m，孔径75mm（见图16、17）；
（3）水力压裂：在回风巷下帮及运输巷上帮进行水力压裂，钻孔间距20m，孔深65-75m，孔径75mm，距底板1.5m，注水压力40MPa，高压管路最高承受压力为50MPa，封孔器抗压强度不低于40MPa（见图18、19）；
三级开采解放层卸压方法是，开采解放层形成采空区和卸压拱后，在被开采解放层内被解放的煤体中布置工作面（见图20）。
本发明方法稳定可靠，并经在三门峡地区煤矿，如义马煤矿多个地表500m以下深部开采的矿井应用，效果非常好，不但易操作，而且成本低，安全性高，准确预防冲击地压灾害的发生，达到及时弱化煤层冲击倾向性的预期效果，有效防治了多次因冲击地压造成的安全隐患。
本发明与现有技术相比，具有以下突出的实质性特点和显著的进步：采用三级卸压解危体系，大范围采区卸压、工作面围岩卸压（断底爆破、断顶爆破、水力压裂）和本煤层卸压（本煤层卸压爆破、卸压钻孔、煤层注水），通过井下不同地质构造特点并结合采掘面应力集中程度，有针对性的进行综合运用各项措施，在措施实施后，结合现场应用情况，对采掘面应力集中程度结合监测情况进行分析，为下一步优化解危参数提供依据，通过该体系的建立和实施，最终达到应力释放或应力向深部转移的目的，实现冲击地压防治，确保煤矿的安全生产，经济和社会效益巨大。
Claims (1)
1.一种冲击地压卸压解危方法，其特征在于，采用三级体系对冲击地压进行卸压解危，所述的三级体系是一级本煤层卸压、二级围岩卸压、三级开采解放层卸压；
其中一级本煤层卸压方法是，采用本煤层卸压爆破、卸压钻孔、煤层注水，分别是：
（1）本煤层深孔爆破：采煤掘进期间，在迎头、运输巷上帮及回风巷、运输巷下帮布置爆破炮眼，炮眼间距均为5m，孔深 15-30m，孔径75mm，距底板1.5m，炮眼每孔装药量8-10kg，封泥长度大于3m，正向装药，双雷管起爆；
（2）卸压钻孔：对采煤掘进工作面两帮收敛速度快、变形量较大的地点钻孔卸压，钻孔间距0.6-1.2m，孔深15-60m，孔径125mm，距底板1.5m；
（3）煤层注水：采煤掘进期间在迎头、回风巷下帮及运输巷上帮进行注水卸压，采煤期间在工作面前方或回风巷下帮及运输巷上帮面前300m范围进行超前注水卸压，注水孔间距10-20m，孔深120m，孔径75mm，距底板1.5m，注水压力12MPa，使用乳化液泵进行供水；
二级围岩卸压方法是，采用断底爆破、断顶爆破、水力压裂，分别是：
（1）断底爆破：在运输巷打炮眼，炮眼间距5m，炮眼钻孔方向为俯角45°，孔深25m，孔径75mm；
（2）断顶爆破：在运输巷打炮眼，炮眼间距5m，炮眼钻孔方向为仰角60°，孔深25m，孔径75mm；
（3）水力压裂：在回风巷下帮及运输巷上帮进行水力压裂，钻孔间距20m，孔深65-75m，孔径75mm，距底板1.5m，注水压力40MPa，高压管路最高承受压力为50MPa，封孔器抗压强度不低于40MPa；
三级开采解放层卸压方法是，开采解放层形成采空区和卸压拱后，在被开采解放层内被解放的煤体中布置工作面。
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