CN110905508A - 一种人为制造差异性介质层流的巷道防冲方法 - Google Patents

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潘立友
陈理强
刘宏军
孙久政
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    • E21C41/18—Methods of underground mining; Layouts therefor for brown or hard coal
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
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    • E21F7/00—Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose

Abstract

本发明公开了一种人为制造差异性介质层流的巷道防冲方法，首先确定冲击危险范围，根据巷道围岩变形情况进行翻修；每次翻修前，通过爆破形成松动圈后，再进行翻修；通过多次翻修与爆破，直至松动圈范围达到6‑8m以上；向松动圈中低压注水，使巷道围岩从深部至表层，依次形成裂隙含水介质圈、破碎介质圈、碎裂介质圈、等多层差异性介质圈；当巷道处于持续、较大压力情况时，从深部向围岩表面依次缓慢有序的通过上述各种介质圈耗散冲击能量，阻隔冲击震动，减小冲击波的破坏强度。

Description

一种人为制造差异性介质层流的巷道防冲方法
技术领域
本发明属于煤矿开采技术领域。
背景技术
冲击地压问题是世界性难题，其发生机理、预测与防控还没有从根本上得到解决。随着矿井开采深度的增加，原始应力明显增大，如果在开采边界附加上高应力，则巷道发生冲击地压的可能性会增大。深部、复杂边界巷道冲击地压造成的危险性不断增加，巷道冲击危险不仅仅发生在掘进期间，而且在巷道处于静载状态下也出现冲击危险，当受到采动影响时会频繁发生能量释放效应，常常伴随较大的冲击显现。
目前，为了确保整个巷道的安全，在巷道掘进完成后，再对有冲击危险巷道进行预先解危。目前常规解危的方法包括大直径钻孔、深孔爆破、强支护、注水软化、断顶断底等，这些措施主要从应力角度考虑的，没有考虑煤岩层本身介质属性的改变在冲击地压防控中的作用，因此解危效果不明显。
因此，最科学的方法是，根据具体巷道力学环境、巷道服务年限、冲击危险区域分布特性与等级情况，人为有序改变巷道围岩介质属性，由以弹性为主的介质，变化为以塑性、破碎介质为主，使冲击能量由原来的在巷道周围 浅部孕育、聚集，转化为逐步向深部转移，且边转移边逐步（层）耗散，这种力学行为的改变，我们称之为“差异性介质层流”，通过人为制造“差异性介质层流”来维持巷道的持续的安全性。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提出一种人为制造差异性介质层流的巷道防冲方法。
本发明的技术方案是：一种人为制造差异性介质层流的巷道防冲方法，采取如下步骤：
一、确定冲击危险范围
针对深部煤层、复杂边界区域布置开拓的巷道，通过实际矿压观测、类比冲击地压显现特征，同时采用钻屑法等监测手段进行现场检测，确定冲击危险区域。
二、人为制造差异性介质层
对冲击危险区域，根据巷道围岩变形情况进行翻修；每次翻修前，先对巷道进行深孔爆破卸压，爆破卸压孔的直径42mm，孔深10-12m，距巷道底板1.0~1.3m，钻孔仰角0~3°，孔底装药，装药长度1.0-1.5m， 2-3个孔一次起爆；通过爆破形成松动圈后，再进行翻修；翻修后检测松动范围大小，松动圈小于6m的区域，进行二次爆破，继续增加松动范围；通过多次翻修与爆破，直至松动圈范围达到6-8m以上；
三、注水软化
向爆破松动圈中打注水孔，利用现有技术向松动圈中低压注水，改变围岩介质属性；使巷道围岩从深部至表层，依次形成不同的介质圈层，包括裂隙含水介质圈、破碎介质圈、碎裂介质圈、等多层差异性介质圈；当巷道处于持续、较大压力情况时，从深部向围岩表层依次缓慢有序的通过上述各种介质圈耗散冲击能量，阻隔冲击震动、减小冲击波的破坏强度。
本发明的积极效果是：该方法通过改变煤岩冲击倾向性、煤岩介质脆性、煤岩介质可流动性、煤岩介质对冲击波的衰减性等特性，达到有序耗散冲击能量、衰减冲击震动强度、衰减冲击波、有效防护巷道的综合效应。
附图说明
图1是冲击危险区域平面示意图，图2是差异性介质层横剖面示意图。
具体实施方式
本领域技术人员根据发明内容所述的技术方案并结合附图1和附图2所示的内容即可实施本发明，在此不再详述。

Claims (1)

1.一种人为制造差异性介质层流的巷道防冲方法，其特征在于采取如下步骤：
1）确定冲击危险范围
针对深部煤层的复杂边界区域布置开拓的巷道，通过实际矿压观测、类比冲击地压显现特征，同时采用钻屑法等监测手段进行现场检测，确定冲击危险区域；
2）人为制造差异性介质层
对冲击危险区域，根据巷道围岩变形情况进行翻修；每次翻修前，先对巷道进行深孔爆破卸压，爆破卸压孔的直径42mm，孔深10-12m，距巷道底板1.0~1.3m，钻孔仰角0~3°，孔底装药，装药长度1.0-1.5m， 2-3个孔一次起爆；通过爆破形成松动圈后，再进行翻修；翻修后检测松动范围大小，松动圈小于6m的区域，进行二次爆破，继续增加松动范围；通过多次翻修与爆破，直至爆破松动圈范围达到6-8m以上；
3）注水软化
向爆破松动圈中打注水孔，利用现有技术向松动圈中低压注水，改变围岩介质属性；使巷道围岩从深部至表层，依次形成不同的介质圈层，包括裂隙含水介质圈、破碎介质圈、碎裂介质圈、等多层差异性介质圈；当巷道处于持续、较大压力情况时，从深部向围岩表层依次缓慢有序的通过上述各种介质圈耗散冲击能量，阻隔冲击震动、减小冲击波的破坏强度。
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