CN112196619A - 一种坚硬底板巷道底鼓变形拦截吸能式的防治方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种坚硬底板巷道底鼓变形拦截吸能式的防治方法，属于煤炭巷道稳定性控制技术领域，包括以下步骤：进行矿井地质调查；选用定向钻机，确定施工卸压钻孔起始位置及定向钻机的放置位置；在采区大巷内通过定向钻机在底板岩层处施工卸压钻孔起始段；经导斜进入钻孔造斜段，施工钻孔造斜段进入钻孔水平段导入处；利用随钻判识和物探相结合技术，继续施工平行于预定巷道的水平段卸压钻孔；结合预定回风巷道、预定运输巷道、底鼓和片帮变形情况，确定施工卸压钻孔的数量。本发明通过先施工卸压钻孔卸压，来拦截后期生产过程中水平应力异常传导，保护预定巷道稳定性，改善后期恶劣生产环境，为煤炭企业安全生产提供基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤层底板巷道底鼓变形的防治方法，具体涉及一种坚硬底板巷道底鼓变形拦截吸能式的防治方法，属于煤炭采掘中巷道稳定性控制技术领域。
背景技术
目前我国煤炭开采强度高，煤层巷道的掘进量很大，随着煤层采深逐步加深，水平应力异常显现现象等愈发普遍，坚硬底板岩层的煤层巷道底鼓现象日益显现，煤层巷道底鼓、片帮经常发生。
在防治方面，通常情况下，采用对已有底鼓巷道起底或者采用打钻、注浆、反拱法等主动卸压两类方法，起到了一定效果，但在坚硬底板岩层、水平综合应力异常、底鼓剧烈的情况下，现有技术效果微弱，或经济成本非常高，造成煤炭企业经常受困于底鼓、片帮的灾害困扰中，在增加工程量和延长防治时间同时，效果仍不理想，限制了煤炭企业的可持续发展。
因此，坚硬底板岩层煤层巷道异常底鼓、片帮的防治新方法需要继续深入研究，为煤炭企业提供安全生产条件。
发明内容
本发明的目的是：克服当前解决煤层巷道底鼓、片帮发生的技术效果差的问题，提供一种坚硬底板巷道底鼓变形拦截吸能式的防治方法，为坚硬底板岩层巷道底鼓、片帮提供卸压、拦截、吸收水平应力异常的途径，治理巷道底鼓、片帮难题，生产环境恶化的问题，为煤炭企业提供安全生产条件。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种坚硬底板巷道底鼓变形拦截吸能式的防治方法，包括以下步骤：准备工作：
1）进行矿井地质调查，包括但不限于采区大巷、回采巷道的规划布置情况、底鼓和片帮情况以及钻孔的卸压影响范围；
2）选用定向钻机，确定施工卸压钻孔的起始位置及定向钻机的放置位置；
操作步骤：
S1、在采区大巷内通过定向钻机钻进底板岩层，在底板岩层处施工卸压钻孔的起始段；
S2、经导斜进入钻孔造斜段，通过施工造斜段钻孔进入钻孔水平段导入处；
S3、钻进进入钻孔水平段导入处后，利用随钻判识和物探相结合技术，继续施工平行于预定巷道的水平段卸压钻孔；
S4、结合预定回风巷道、预定运输巷道的底鼓和片帮变形情况，确定施工卸压钻孔的数量。
所述准备工作1）中根据采区大巷、回采巷道的规划布置情况，确定预定巷道的位置信息及掩护范围；预定巷道包括预定回风巷道和预定运输巷道。
所述准备工作2）中所述定向钻机采用千米定向钻机，千米定向钻机的放置位置满足能施工卸压钻孔的起始段，放置位置包括但不限于采区大巷、地面、底抽巷和高位巷等巷道。
所述操作步骤S2中所述经造斜进入钻孔水平段导入处的位置以满足不破坏底板岩层和预定巷道的围岩完整性、同时能拦截水平应力异常传导为原则。
所述操作步骤S3中所述平行且等长于预定巷道的水平段卸压钻孔，距离煤层的距离满足拦截和吸能的双重效能；利用随钻判识和物探相结合技术，保证钻孔轨迹满足要求，特征包括大直径，钻孔直径不小于110mm、平行且等长于预定巷道，钻孔孔身结构保持稳定。
所述操作步骤S4中所述卸压钻孔的数量根据钻孔影响半径和底鼓、片帮变形量等综合确定，如可以是1排，共9个，也可以是2排，每排15个等，排距和间距根据钻孔影响半径综合确定，利用多个卸压钻孔整体协同综合卸压；钻孔的卸压满足将应力峰值转移到底板岩层的深部和远部，拦截后期生产过程中水平应力异常传导。
本发明的有益效果是：1）本发明通过采用先规划预定巷道，再施工卸压钻孔卸压的保护方法，来拦截后期生产过程中水平应力的异常传导，保护预定巷道的稳定性，改善后期恶劣生产环境，为煤炭企业安全生产提供基础。
2）本发明中施工卸压钻孔的位置采用在底板岩层中的方式，将水平应力峰值转移到底板岩层的深部和远部，同时利用钻孔孔身变形、蠕变、收缩，吸收和缓解水平应力异常带来的冲击和挤压，保证预定巷道的稳定性。
3）本发明中施工卸压钻孔的数量采用施工多条卸压钻孔的方式，利用多个钻孔整体协同的综合卸压效果，充分利用其拦截吸能特性，达到高效保护回采巷道的稳定，减少巷道的维护工作量，为煤炭企业安全生产提供良好条件。
附图说明
图1为本发明的施工平面示意图；
图2为图1中A-A处的剖面示意图。
图中，1-底板岩层，2-预定回风巷道，3-卸压钻孔，4-回采工作面，5-预定运输巷道，6-顶板岩层，7-煤层，8-煤岩结合临界层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的解释说明。
如图1-2所示，施工的卸压钻孔3位于距离煤层7底部的底板岩层1处，中间层为煤层7、上层为顶板岩层6，底板岩层1与煤层7交界处为煤岩结合临界层8，预定回风巷道2和预定运输巷道5规划在煤层7内、且下端面位于煤岩结合临界层8上，预定回风巷道2和预定运输巷道5分别位于回采工作面4的两侧，卸压钻孔3位于预定回风巷道2和预定运输巷道5的下部。
结合坚硬底板岩层巷道开拓掘进的实际情况对实施例进行如下描述，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。
实施例1：本发明所述的一种坚硬底板巷道底鼓变形拦截吸能式的防治方法，包括以下步骤：准备工作：
1）进行矿井地质调查，包括不限于采区大巷、回采巷道的规划布置情况、底鼓和片帮情况以及钻孔的卸压影响范围等；调查得知矿井已布置好采区三条下山巷道，可以通过采区皮带下山巷道施工卸压钻孔3，预定巷道包括预定回风巷道2和预定运输巷道5；底鼓、片帮量较为严重，通常情况底鼓0.5m，钻孔的卸压影响范围为钻孔直径的6-8倍。
2）选用定向钻机，确定施工卸压钻孔3的起始位置及定向钻机的放置位置；定向钻机采用千米定向钻机，千米定向钻机的放置位置满足能施工卸压钻孔3。
操作步骤：S1、在采区皮带下山巷道内通过定向钻机钻进底板岩层1，在底板岩层1处施工卸压钻孔3的起始段；钻孔直径为155mm，使钻孔进入底板岩层1距离煤岩结合临界层处8下部3.5m的层位中，调查得知该层位及以深底岩层中应力将影响巷道的稳定。
S2、经导斜进入造斜段钻孔，通过施工造斜段钻孔进入水平段卸压钻孔3导入处；经造斜进入卸压钻孔3钻孔水平段导入处的位置以满足不破坏底板岩层1和预定巷道的围岩完整性、同时能拦截水平应力异常为原则。
S3、钻进进入卸压钻孔3钻孔水平段导入处后，利用随钻判识和物探相结合技术，继续施工水平段卸压钻孔3；水平段卸压钻孔3距离煤层7的距离满足拦截和吸能的双重效能；利用随钻判识和物探相结合技术，保证钻孔轨迹满足要求，特征包括大直径，平行且等长于预定巷道，钻孔孔身结构保持稳定。
S4、结合预定回风巷道2、预定运输巷道5、底鼓和片帮变形情况，确定施工7个卸压钻孔3，钻孔间距为1m；采用多个卸压钻孔3整体协同综合卸压，钻孔的卸压满足将应力峰值转移到底板岩层1的深部和远部，拦截后期生产过程中水平应力异常传导。
实施例2：与实施例1的不同点在于：
准备工作：调查得知矿井已布置好采区三条下山巷道，可以通过采区轨道大巷施工卸压钻孔3，预定巷道包括预定回风巷道2和预定运输巷道5；底鼓、片帮量较为严重，通常情况底鼓1.2m，钻孔的卸压影响范围为钻孔直径的4-7倍。
操作步骤：S1、在采区轨道大巷巷道内通过定向钻机钻进进入底板岩层1，在底板岩层1处施工卸压钻孔3的起始段；钻孔直径为200mm，使钻孔进入底板岩层1距离煤岩结合临界层处8下部4m的层位中，调查得知该层位及以深底岩层中应力将影响巷道的稳定。
S4、结合预定回风巷道2、预定运输巷道5、底鼓和片帮变形情况，确定施工两排卸压钻孔3，每排9个，钻孔间距1.2m，排距3.5m，采用多个卸压钻孔3整体协同综合卸压，钻孔的卸压满足将应力峰值转移到底板岩层1的深部和远部，拦截后期生产过程中水平应力异常传导。
本发明利用上述在底板岩层中施工拦截吸能式卸压孔，首先施工钻孔使煤层坚硬底板岩层卸压，将水平应力峰值转移到围岩深部和远部，同时利用钻孔孔身变形、蠕变、收缩，吸收和缓解水平应力异常带来的冲击和挤压，充分利用其吸能特性，保证掩护巷道的稳定性，为煤炭企业安全生产提供良好环境。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种坚硬底板巷道底鼓变形拦截吸能式的防治方法，其特征在于：包括以下步骤：
准备工作：
1）进行矿井地质调查，包括采区大巷、回采巷道的规划布置情况、底鼓和片帮情况以及钻孔的卸压影响范围；
2）选用定向钻机，确定施工卸压钻孔的起始位置及定向钻机的放置位置；
操作步骤：
S1、在采区大巷内通过定向钻机钻进底板岩层，在底板岩层处施工卸压钻孔的起始段；
S2、经导斜进入钻孔造斜段，通过施工钻孔造斜段进入钻孔水平段导入处；
S3、钻进进入钻孔水平段导入处后，利用随钻判识和物探相结合技术，继续施工平行于预定巷道的水平段卸压钻孔；
S4、结合预定回风巷道、预定运输巷道的底鼓和片帮变形情况，确定施工卸压钻孔的数量。
2.根据权利要求1所述的一种坚硬底板巷道底鼓变形拦截吸能式的防治方法，其特征在于：所述准备工作1）中根据采区大巷、回采巷道的规划布置情况，确定预定巷道的位置信息及掩护范围；预定巷道包括预定回风巷道和预定运输巷道。
3.根据权利要求1所述的一种坚硬底板巷道底鼓变形拦截吸能式的防治方法，其特征在于：所述准备工作2）中所述定向钻机采用千米定向钻机，千米定向钻机的放置位置满足能施工卸压钻孔，放置位置包括采区大巷、地面、底抽巷和高位巷等巷道。
4.根据权利要求1所述的一种坚硬底板巷道底鼓变形拦截吸能式的防治方法，其特征在于：所述操作步骤S2中所述经造斜进入钻孔水平段导入处的位置满足不破坏底板岩层和预定巷道的围岩完整性、同时能拦截水平应力异常传导。
5.根据权利要求1所述的一种坚硬底板巷道底鼓变形拦截吸能式的防治方法，其特征在于：所述操作步骤S3中所述平行且等长于预定巷道的水平段卸压钻孔，距离煤层的距离满足拦截和吸能的双重效能；利用随钻判识和物探相结合技术，保证钻孔轨迹满足要求，钻孔孔身结构保持稳定。
6.根据权利要求1所述的一种坚硬底板巷道底鼓变形拦截吸能式的防治方法，其特征在于：所述操作步骤S4中所述卸压钻孔的数量根据钻孔影响半径和底鼓、片帮变形量等综合确定，可采用多个卸压钻孔整体协同综合卸压。
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