CN110905596A - 基于改变介质属性的坚硬顶板型冲击地压防治方法 - Google Patents

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潘立友
孙久政
刘宏军
陈理强
欧阳振华
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    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D3/00—Particular applications of blasting techniques

Abstract

本发明公开了一种基于改变介质属性的坚硬顶板型冲击地压防治方法，首先确定冲击危险范围和该范围内不同区段的危险性等级；然后在冲击危险范围内，从危险区域边界开始逐步对煤体进行爆破，使煤体卸压、松散改性，冲击危险范围内的待开采煤体形成具有差异性的波动传导介质，减弱波的传导速度，降低顶板压力冲击性；向爆破松动区内低压注水，实现煤体发生不同深度的软化，从而使原坚硬顶板断裂线发生位移改变，出现不规则的断裂，且越软化的地方也就是原危险性等级越高的地方断裂线偏离巷道越远，采场就越安全。

Description

基于改变介质属性的坚硬顶板型冲击地压防治方法
技术领域
本发明属于煤矿开采技术领域。
背景技术
我国深部矿井地质条件复杂多变，容易引发冲击地压等动力灾害，影响冲击地压的因素包括构造、埋深、顶板、煤层硬度、开采因素等，其中坚硬顶板导致的冲击地压占据较大比重，且破坏性也较严重。如何控制坚硬顶板型冲击地压的危害是煤矿面临的重大技术难题。由于坚硬顶板下的煤层开采后，往往存在悬顶结构（见图1所示），造成顺槽和工作面经受较大的静态载荷，开采期间伴随顶板断裂运动，出现冲击地压。这种类型的冲击地压称为坚硬顶板型冲击地压。目前的冲击地压防控主要采取开采解放层、煤层注水、断顶留巷、强支护、煤层强卸压、断顶、断底等措施，这些措施很难完全控制坚硬顶板型冲击危险。原因是这些措施主要从改变煤层压力的角度考虑的，没有考虑煤岩层本身介质属性。经研究，根据具体采场力学环境，采取对采场煤体进行介质改变技术，人为有序改变采场周围介质属性，由以弹性为主的介质，变化为以塑性、破碎介质为主，通过改变煤岩介质属性，使原来能量在采场周围孕育、聚集，转化为逐步向深部转移，可以使坚硬顶板断裂线的位置发生改变，向远离顺槽的方向延伸，从而达到改变顶板断裂运动效应，避免冲击地压的发生。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提出一种基于改变介质属性的坚硬顶板型冲击地压防治方法，所述的介质是指冲击地压发生时传导冲击波的区域煤体。
本发明的技术方案是：
一种基于改变介质属性的坚硬顶板型冲击地压防治方法，采取如下步骤：
一、确定冲击危险范围
在坚硬顶板采场的巷道顺槽一侧，通过实际矿压观测和类比冲击地压显现特征，同时采用钻屑法等现有监测手段进行现场检测，确定冲击危险范围和该范围内不同区段的危险性等级；
二、人为改变煤体差异性介质属性
在冲击危险范围内，向待开采煤体中打一排不同深度的直径42mm的爆破卸压孔，从危险区域边界开始逐步对煤体进行爆破，使煤体卸压、松散改性；打孔爆破时，应按照危险等级性越大使煤体越松动的原则设计爆破参数；爆破参数包括爆破孔的深度、间距以及装药量，即危险等级越大，孔眼深度越深、孔间距越小、装药量越大；爆破参数选取范围为：孔深7-15m、孔间距1.0-3.0米、装药长度1.0-1.5m，且孔底装药，2-3个孔一次起爆；每次爆破后采用钻屑法等现有监测手段检测爆破松动区的变化情况，当满足不了松动要求时进行补充爆破，使危险性等级不同的区段煤体具有不同的松软程度，最终使冲击危险范围内的待开采煤体形成具有差异性的波动传导介质，减弱波的传导速度，降低顶板压力冲击性。
打爆破卸压孔时，除了从巷道一侧向煤体中打孔外，靠近工作面的危险区域可从工作面一侧向煤体中打孔；
三、注水软化
采用现有注水工艺向爆破松动区内低压注水，实现煤体发生不同深度的软化，从而使原坚硬顶板断裂线发生位移改变，出现不规则的断裂，且越软化的地方也就是原危险性等级越高的地方断裂线偏离巷道越远，采场就越安全。
本发明的积极效果是：
通过人为改变煤层力学属性，由以弹性为主的介质，变化为以塑性、破碎介质为主，改变了煤体对顶板支撑的边界条件，从而改变顶板的断裂运动规律，使原来能量在采场周围孕育、聚集，转化为逐步向深部转移，可以使坚硬顶板断裂线的位置发生改变，向远离顺槽的方向延伸，从而达到改变顶板断裂运动效应，避免冲击地压的发生。
附图说明
下面结合附图说明本发明的实施
图1悬顶结构示意图；
图2是冲击危险区域平面示意图，
图3是煤体软化和坚硬顶板断裂线变化示意图。
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2和附图3所示的内容即可实施本发明，在此不再详述。

Claims (2)

1.一种基于改变介质属性的坚硬顶板型冲击地压防治方法，采取如下步骤：
1）确定冲击危险范围
在坚硬顶板采场的巷道顺槽一侧，通过实际矿压观测和类比冲击地压显现特征，同时采用钻屑法等现有监测手段进行现场检测，确定冲击危险范围和该范围内不同区段的危险性等级；
2）人为改变煤体差异性介质属性
在冲击危险范围内，向待开采煤体中打一排不同深度的直径42mm的爆破卸压孔，从危险区域边界开始逐步对煤体进行爆破，使煤体卸压、松散改性；打孔爆破时，应按照危险等级性越大使煤体越松动的原则设计爆破参数；危险等级越大，孔眼深度越深、孔间距越小、装药量越大；爆破参数选取范围为：孔深7-15m、孔间距1.0-3.0米、装药长度1.0-1.5m，且孔底装药，2-3个孔一次起爆；每次爆破后当满足不了松动要求时进行补充爆破，使危险性等级不同的区段煤体具有不同的松软程度，最终使冲击危险范围内的待开采煤体形成具有差异性的波动传导介质，减弱波的传导速度，降低顶板压力冲击性；
3）注水软化
采用现有注水工艺向爆破松动区内低压注水，实现煤体发生不同深度的软化，从而在开采后使原坚硬顶板断裂线发生位移改变，出现不规则的断裂，且越软化的地方也就是原危险性等级越高的地方断裂线偏离巷道越远，采场就越安全。
2.如权利要求1所述的坚硬顶板型冲击地压防治方法，其特征在于，打爆破卸压孔时，除了从巷道一侧向煤体中打孔外，靠近工作面的危险区域可从工作面一侧向煤体中打孔。
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