CN110306984A - 一种煤矿巷道底板型冲击地压防治方法 - Google Patents
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Abstract
一种煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，属于煤矿安全开采技术领域。所述煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，包括如下步骤：划分不同等级冲击危险性区域，确定需要进行冲击地压防治的防治区域；在防治区域巷道底板的两侧分别沿纵向布置若干个钻孔；在断底爆破炸药段内装炸药进行爆破；在第一封孔水泥段内注入膨胀水泥封孔；在黄泥缓冲带内灌入黄泥；在抗剪切变形构件段内放入抗剪切变形构件；在第二封孔水泥段内注入水泥封孔。所述煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，降低了对底煤或软岩持续增加的应力，降低了底煤或软岩层中的超低摩擦滑移现象，降低了发生底板型冲击地压的危险，能够有效防治底板冲击地压的发生，提高冲击地压的防治效果。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿安全开采技术领域，特别涉及一种煤矿巷道底板型冲击地压防治方法。
背景技术
目前，浅部资源正日益枯竭，深部开采是保证我国能源供应的必然趋势，随着开采深度的增加，地质条件恶化，冲击地压发生的频率和强度明显增加。现在普遍采用的冲击地压防治解危措施主要有卸压爆破、煤层注水、定向致裂等方法，但由于不同矿井冲击地压成因和地质环境的不同，使得冲击地压防治效果差，很难达到预期目的。当巷道中留有底煤或底板为软岩，并且间接底为坚硬岩层时，坚硬岩层作为冲击能量传输带，起到了从巷道远场能量传输到巷道底板的作用，远场能量通过坚硬岩层传播到底板，且底煤或底板软岩抗拉抗剪强度比岩层弱，极易出现超低摩擦滑移现象，巷道两底角底煤容易向巷道中间的翻转，造成巷道底鼓现象严重，影响矿井正常生产。
发明内容
为了解决现有技术中存在的巷道底板下方有坚硬岩层时，极易出现超低摩擦滑移现象，巷道两底角底煤容易向巷道中间的翻转，造成巷道底鼓现象严重等技术问题，本发明提供了一种煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，降低了对底煤或软岩持续增加的应力，降低了底煤或软岩层中的超低摩擦滑移现象，降低了发生底板型冲击地压的危险，能够有效防治底板冲击地压的发生，提高冲击地压的防治效果。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，应用于底板下方有坚硬岩层的煤矿巷道，所述底板为底煤或软岩，包括如下步骤：
步骤一、划分不同等级冲击危险性区域，确定需要进行冲击地压防治的防治区域；
步骤二、在所述防治区域巷道底板的两侧分别沿纵向布置若干个钻孔，所述若干个钻孔沿巷道底板的长度方向均匀布置，所述钻孔沿着与巷道底板的宽度方向呈60°-70°倾角方向向外钻进，所述钻孔穿过底板进入到坚硬岩层，所述钻孔包括从下至上依次设置的断底爆破炸药段、第一封孔水泥段、黄泥缓冲带、抗剪切变形构件段和第二封孔水泥段，其中，所述断底爆破炸药段、第一封孔水泥段和黄泥缓冲带设置在坚硬岩层部分，所述抗剪切变形构件段和第二封孔水泥段设置在底板部分；
步骤三、在所述断底爆破炸药段内装炸药进行爆破；
步骤四、在所述第一封孔水泥段内注入膨胀水泥封孔；
步骤五、在所述黄泥缓冲带内灌入黄泥；
步骤六、在所述抗剪切变形构件段内放入抗剪切变形构件；
步骤七、在所述第二封孔水泥段内注入水泥封孔。
所述步骤一中，不同等级冲击危险性区域包括无冲击地压危险性区域、弱冲击地压危险性区域、中等冲击地压危险性区域和强冲击地压危险性区域，所述弱冲击地压危险性区域、中等冲击地压危险性区域和强冲击地压危险性区域均为需要进行冲击地压防治的防治区域。
所述步骤二中，所述防治区域巷道底板的两侧的钻孔对应设置，位于巷道底板同一侧的相邻两个钻孔之间的距离为1.0-3.0m，其中，当防治区域为弱冲击地压危险性区域时，相邻两个钻孔之间的距离为3.0m；当防治区域为中等冲击地压危险性区域时，相邻两个钻孔之间的距离为2.0m；当防治区域为强冲击地压危险性区域时，相邻两个钻孔之间的距离为1.0m。
所述钻孔的直径为80-100mm。
所述断底爆破炸药段长度为3.0-8.0m，所述第一封孔水泥段长度为1.0m，所述黄泥缓冲带长度为0.5-2.0m，所述抗剪切变形构件段长度为3.0m，所述第二封孔水泥段长度为0.8-1.0m。
所述钻孔进入到坚硬岩层的厚度为5-10m。
所述抗剪切变形构件包括圆柱形钢管，所述圆柱形钢管内均匀设置有若干根钢丝，且圆柱形钢管内用70％普通水泥和30％膨胀水泥组成的混合水泥浇筑。
所述圆柱形钢管的直径为70mm，所述圆柱形钢管的壁厚为5mm。
与本发明的有益效果：
1)利用直径为80-100mm的钻孔，以及对断底爆破炸药段进行装炸药爆破，实现对巷道底板型冲击地压的能量传播带-坚硬岩层的破断，削弱远场能量的传播能力，降低对底煤或软岩持续增加的应力；
2)在抗剪切变形构件段内放入抗剪切变形构件，增加底煤或软岩层的抗剪切能力，降低底煤或软岩层中的超低摩擦滑移现象，控制巷道两底角底煤向巷道中间的翻转，降低发生底板型冲击地压的危险；
3)在一个钻孔内通过对断底爆破炸药段进行装炸药爆破实施对坚硬岩层的爆破卸压，然后抗剪切变形构件段内放入抗剪切变形构件，实现了一孔多用；
4)钻孔穿过底板进入到坚硬岩层，所述钻孔包括从下至上依次设置的断底爆破炸药段、第一封孔水泥段、黄泥缓冲带、抗剪切变形构件段和第二封孔水泥段，从更深层次方面防治巷道底板型冲击地压。
附图说明
图1是本发明提供的煤矿巷道平面钻孔的布置图；
图2是本发明提供的煤矿巷道的纵向截面图；
图3是本发明提供的抗剪切变形构件的结构示意图。
其中，
1-煤矿巷道，2-钻孔，3-底板，4-坚硬岩层，5-断底爆破炸药段，6-第一封孔水泥段，7-黄泥缓冲带，8-抗剪切变形构件段，9-第二封孔水泥段，10-圆柱形钢管，11-钢丝，12-混合水泥。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了解决现有技术存在的问题，如图1至图3所示，本发明提供了一种煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，降低了对底煤或软岩持续增加的应力，降低了底煤或软岩层中的超低摩擦滑移现象，降低了发生底板型冲击地压的危险，能够有效防治底板冲击地压的发生，提高冲击地压的防治效果。
一种煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，应用于底板3下方有坚硬岩层4的煤矿巷道1，底板3为底煤或软岩，包括如下步骤：
步骤一、划分不同等级冲击危险性区域，确定需要进行冲击地压防治的防治区域；
步骤二、在防治区域巷道底板3的两侧分别沿纵向布置若干个钻孔2，若干个钻孔2沿巷道底板3的长度方向均匀布置，钻孔2沿着与巷道底板3的宽度方向呈60°-70°倾角(如图2中角α)方向向外钻进，钻孔2穿过底板3进入到坚硬岩层4，钻孔2包括从下至上依次设置的断底爆破炸药段5、第一封孔水泥段6、黄泥缓冲带7、抗剪切变形构件段8和第二封孔水泥段9，其中，断底爆破炸药段5、第一封孔水泥段6和黄泥缓冲带7设置在坚硬岩层4部分，抗剪切变形构件段8和第二封孔水泥段9设置在底板3部分；
步骤三、在断底爆破炸药段5内装炸药进行爆破；
步骤四、在第一封孔水泥段6内注入膨胀水泥封孔；
步骤五、在黄泥缓冲带7内灌入黄泥；
步骤六、在抗剪切变形构件段8内放入抗剪切变形构件；
步骤七、在第二封孔水泥段9内注入水泥封孔。
在本实施方式中，对于有冲击危险性的巷道，通过对巷道冲击危险影响因素分析和巷道冲击地压综合因素分析利用综合指数法确定巷道冲击地压等级，然后利用多因素耦合法划分不同等级冲击危险性区域，上述均为现有技术，再根据冲击危险性区域确定需要进行冲击地压防治的防治区域，具体地，不同等级冲击危险性区域包括无冲击地压危险性区域、弱冲击地压危险性区域、中等冲击地压危险性区域和强冲击地压危险性区域，弱冲击地压危险性区域、中等冲击地压危险性区域和强冲击地压危险性区域均为需要进行冲击地压防治的防治区域。
如图1所示，防治区域巷道底板3的两侧的钻孔2对应设置，位于巷道底板3同一侧的相邻两个钻孔2之间的距离为1.0-3.0m，其中，当防治区域为弱冲击地压危险性区域时，相邻两个钻孔2之间的距离为3.0m；当防治区域为中等冲击地压危险性区域时，相邻两个钻孔2之间的距离为2.0m；当防治区域为强冲击地压危险性区域时，相邻两个钻孔2之间的距离为1.0m。
如图1和图2所示，钻孔2的直径为80-100mm，钻孔2进入到坚硬岩层4的厚度为5-10m。本实施方式中，钻孔2穿过底板3进入到坚硬岩层4，钻孔2的同时释放巷道底板3及其下部坚硬岩层4中聚积的压力，采用大直径钻孔2，卸压更充分，也为了可以放入抗剪切变形构件。
如图2所示，断底爆破炸药段5长度为3.0-8.0m，对钻孔2的最下端3.0-8.0m范围内，即断底爆破炸药段5进行装药爆破，实现对巷道底板型冲击地压的能量传播带-坚硬岩层4的破断，削弱远场能量的传播能力，降低对底煤或软岩持续增加的应力。第一封孔水泥段6长度为1.0m，对钻孔2的第一封孔水泥段6进行膨胀水泥封孔，采用膨胀水泥是由于膨胀水泥能够利用其自身与钻孔2壁的摩擦力固定在第一封孔水泥段6位置，第一封孔水泥段6和黄泥缓冲带7一起为抗剪切变形构件段8提供基底，以防止抗剪切变形构件下滑。黄泥缓冲带7长度为0.5-2.0m，在黄泥缓冲带7灌入黄泥，作为一条缓冲带。抗剪切变形构件段8长度为3.0m，在抗剪切变形构件段8放入直径为70mm的抗剪切变形构件，用以增加底煤或软岩层的抗剪切能力，降低底煤或软岩层中的超低摩擦滑移现象。第二封孔水泥段9长度为0.8-1.0m1在第二封孔水泥段9内注水泥封孔。
如图3所示，抗剪切变形构件包括圆柱形钢管10，圆柱形钢管10内均匀设置有若干根钢丝11，优选为圆柱形钢管10内均匀四根8号钢丝11，且圆柱形钢管10内用70％普通水泥和30％膨胀水泥组成的混合水泥12浇筑。圆柱形钢管10的直径为70mm，圆柱形钢管10的壁厚为5mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，应用于底板下方有坚硬岩层的煤矿巷道，所述底板为底煤或软岩，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、划分不同等级冲击危险性区域，确定需要进行冲击地压防治的防治区域；
步骤二、在所述防治区域巷道底板的两侧分别沿纵向布置若干个钻孔，所述若干个钻孔沿巷道底板的长度方向均匀布置，所述钻孔沿着与巷道底板的宽度方向呈60°-70°倾角方向向外钻进，所述钻孔穿过底板进入到坚硬岩层，所述钻孔包括从下至上依次设置的断底爆破炸药段、第一封孔水泥段、黄泥缓冲带、抗剪切变形构件段和第二封孔水泥段，其中，所述断底爆破炸药段、第一封孔水泥段和黄泥缓冲带设置在坚硬岩层部分，所述抗剪切变形构件段和第二封孔水泥段设置在底板部分；
步骤三、在所述断底爆破炸药段内装炸药进行爆破；
步骤四、在所述第一封孔水泥段内注入膨胀水泥封孔；
步骤五、在所述黄泥缓冲带内灌入黄泥；
步骤六、在所述抗剪切变形构件段内放入抗剪切变形构件；
步骤七、在所述第二封孔水泥段内注入水泥封孔。
2.根据权利要求1所述的煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，其特征在于，所述步骤一中，不同等级冲击危险性区域包括无冲击地压危险性区域、弱冲击地压危险性区域、中等冲击地压危险性区域和强冲击地压危险性区域，所述弱冲击地压危险性区域、中等冲击地压危险性区域和强冲击地压危险性区域均为需要进行冲击地压防治的防治区域。
3.根据权利要求1所述的煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，其特征在于，所述步骤二中，所述防治区域巷道底板的两侧的钻孔对应设置，位于巷道底板同一侧的相邻两个钻孔之间的距离为1.0-3.0m，其中，当防治区域为弱冲击地压危险性区域时，相邻两个钻孔之间的距离为3.0m；当防治区域为中等冲击地压危险性区域时，相邻两个钻孔之间的距离为2.0m；当防治区域为强冲击地压危险性区域时，相邻两个钻孔之间的距离为1.0m。
4.根据权利要求1所述的煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，其特征在于，所述钻孔的直径为80-100mm。
5.根据权利要求1所述的煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，其特征在于，所述断底爆破炸药段长度为3.0-8.0m，所述第一封孔水泥段长度为1.0m，所述黄泥缓冲带长度为0.5-2.0m，所述抗剪切变形构件段长度为3.0m，所述第二封孔水泥段长度为0.8-1.0m。
6.根据权利要求1所述的煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，其特征在于，所述钻孔进入到坚硬岩层的厚度为5-10m。
7.根据权利要求1所述的煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，其特征在于，所述抗剪切变形构件包括圆柱形钢管，所述圆柱形钢管内均匀设置有若干根钢丝，且圆柱形钢管内用70％普通水泥和30％膨胀水泥组成的混合水泥浇筑。
8.根据权利要求7所述的煤矿巷道底板型冲击地压防治方法，其特征在于，所述圆柱形钢管的直径为70mm，所述圆柱形钢管的壁厚为5mm。
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