CN114109483A - 一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤矿技术领域，提供了一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，主要包括：对于中冲击破坏危险性和强冲击破坏危险性的巷道，在巷道的掘进迎头、顶板、两帮和底角分别开设钻孔，钻孔的直径为56～70mm，深度为20～30m；将封孔器送入钻孔的内侧，沿钻孔由内至外的方向，封孔器每移动至钻孔的压裂位置进行一次注水压裂，以使每道钻孔对应的巷道围岩分别产生多道水压致裂裂缝，且多道水压致裂裂缝沿钻孔方向的深度为5～30m。本发明可以减缓动载对巷道围岩的扰动，进而减小巷道围岩发生冲击破坏的风险，提高巷道围岩的稳定性。

Description

一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法
技术领域
本发明涉及煤矿技术领域，尤其涉及一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法。
背景技术
随着我国煤炭开采深度的加深、开采强度的加大，冲击地压灾害越发严重，已成为制约我国煤矿安全高效开采的主要矿井灾害之一。按照加载形式和载荷来源，冲击地压可分为静载型和动载型。静载冲击地压是由于采掘活动引起的采动应力超过煤岩体强度导致的煤体突然冲击破坏，破坏的主要能量来源来自巷道周边围岩的应力集中处，静载在冲击破坏中占主导作用。动载冲击地压是由于采掘活动造成采掘空间周围应力重新调整，周边岩体达到或接近极限状态，当顶板断裂滑移、断层滑移、爆破、煤体失稳、瓦斯突出、煤炮以及其他采掘活动产生的动载与静载围岩应力场叠加的强度大于巷道围岩极限强度时，围岩瞬间发生破坏或结构面发生滑移错动，进而引起冲击灾害发生。大量的冲击实例表明，冲击地压多发生在矿震动载频繁、矿震能量较高的时期。动载扰动不但导致巷道围岩应力水平突然升高，还导致围岩裂隙增加、强度降低，使得动载扰动冲击地压巷道围岩破坏机理更为复杂，破坏程度更为剧烈。
对于冲击地压巷道围岩控制，主要采用围岩卸压和围岩支护相结合，目前主要采用的卸压方式是大直径钻孔卸压或爆破卸压，但是大直径卸压或爆破卸压需要打设的钻孔直径大，普遍在130～160mm，钻孔数量多，卸压范围小，施工效率低下，在卸压的同时容易对巷道浅部围岩带来一定程度的损伤，导致巷道围岩稳定性较差，增加巷道围岩的维护难度。
发明内容
本发明提供一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，与相关技术中的大直径钻孔卸压或爆破卸压相比，本发明采用钻孔水压致裂卸压的方式，卸压范围广，钻孔施工数量少，对巷道浅部围岩损伤小，可以降低应力集中的程度和范围，降低冲击破坏时能量释放的大小，增大动载和能量传播的距离和衰减系数，减缓动载对巷道围岩的扰动，进而减小巷道围岩发生冲击破坏的风险，提高巷道围岩的稳定性。
本发明提供一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，包括：
S100、采用综合指数法对巷道冲击危险性进行评价；
S200、对于中冲击破坏危险性和强冲击破坏危险性的巷道，在所述巷道的掘进迎头、顶板、两帮和底角分别开设钻孔，所述钻孔的直径为56～70mm，深度为20～30m；
S300、将封孔器送入所述钻孔远离所述巷道的内侧，沿所述钻孔由内至外的方向，所述封孔器每移动至所述钻孔的压裂位置进行一次注水压裂，以使每道钻孔对应的巷道围岩分别产生多道水压致裂裂缝，且所述多道水压致裂裂缝沿钻孔方向的深度为5～30m。
根据本发明提供的一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，所述封孔器每移动至所述钻孔的压裂位置进行一次注水压裂，以使每道钻孔对应的巷道围岩分别产生多道水压致裂裂缝的步骤，包括：
每当所述封孔器位于所述压裂位置时，注入20～40MPa的高压水对巷道围岩压裂，压裂时间不小于30min，以产生水压致裂裂缝。
根据本发明提供的一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，所述钻孔的相邻两个压裂位置的间距为2～3m。
根据本发明提供的一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，所述掘进迎头和两帮的钻孔与水平方向的夹角分别为3°～5°，所述顶板的钻孔竖直设置，所述底角的钻孔与所述巷道的底板的夹角为40°～60°。
根据本发明提供的一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，所述顶板、两帮和底角的钻孔滞后所述掘进迎头10-20m，且沿所述巷道的长度方向，所述顶板、两帮和底角的钻孔分别间隔设有多组。
根据本发明提供的一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，还包括：
所述巷道每掘进800～1000mm，在所述巷道的顶板、两帮及底板分别设置第一锚杆和第二锚杆，所述第一锚杆的长度小于所述第二锚杆的长度；且沿所述巷道的周向，所述顶板及两帮的第一锚杆和第二锚杆交替分布，所述底板的第一锚杆和第二锚杆交替分布。
根据本发明提供的一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，所述第一锚杆的长度为2-2.6m，屈服强度大于700Mpa；所述第二锚杆的长度为4.3-7.3m，屈服强度大于700Mpa。
根据本发明提供的一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，还包括：
在所述巷道的内壁设置相匹配的支护组件。
根据本发明提供的一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，所述支护组件包括可伸缩支架和支撑抬棚中的至少一个。
根据本发明提供的一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，所述支护组件与所述巷道的内壁之间设有连接件。
本发明提供的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，通过在巷道的掘进迎头、顶板、两帮和底角分别开设钻孔，钻孔的直径为56～70mm，深度为20～30m，即本发明的钻孔直径远小于相关技术的钻孔直径，可以在卸压的同时减小对巷道浅部围岩的损伤，并且钻孔的深度较长，可以增大动载和能量传播的距离和衰减系数，实现深部卸压，减弱外载荷和能量对巷道外应力集中区域深部岩体的作用；通过由内至外进行多次注水压裂，以使每道钻孔对应的巷道围岩分别产生多道水压致裂裂缝进行卸压，卸压范围广，并且在卸压的同时，通过注水可以软化煤岩体，有效降低巷道冲击危险性；此外，多道水压致裂裂缝沿钻孔方向的深度为5～30m，实现超前卸压，减小卸压时对巷道浅部围岩的损伤。因此，本发明与相关技术中的大直径钻孔卸压或爆破卸压相比，本发明钻孔水压致裂卸压范围广，钻孔施工数量少，对巷道浅部围岩损伤小，可以降低应力集中的程度和范围，降低冲击破坏时能量释放的大小，增大动载和能量传播的距离和衰减系数，减缓动载对巷道围岩的扰动，进而减小巷道围岩发生冲击破坏的风险，提高巷道围岩的稳定性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法的流程示意图；
图2是本发明提供的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法的结构原理示意图；
图3是本发明提供的钻孔沿巷道断面方向的布置示意图；
图4是本发明提供的钻孔沿巷道长度方向的布置示意图；
图5是本发明提供的第二锚杆的结构爆炸视图；
图6是本发明提供的支护组件的结构示意图；
图7是图6的A处局部放大图；
附图标记：
1：矿震动载；2：巷道；3：迎头钻孔；4：顶板钻孔；
5：巷帮钻孔；6：底角钻孔；7：封孔器；8：水压致裂裂缝；
9：第一锚杆；10：第二锚杆；101：第一杆体；102：第二杆体；
103：螺纹连接套；11：第一拱形高强度托盘；
12：第二拱形高强度托盘；13：可伸缩支架；14：支撑抬棚；
15：金属卡兰；16：连接件；17：金属网。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
下面结合附图描述本发明的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法。
根据本发明的实施例，如图1-图4所示，本发明提供的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，主要包括以下步骤。
S100、采用综合指数法对巷道2冲击危险性进行评价。
在本领域技术中，综合指数法为煤矿中常用的评价巷道2冲击危险性的方法，冲击危险性可以分为四个等级：无、弱、中和强。
S200、对于中冲击破坏危险性和强冲击破坏危险性的巷道2，在巷道2的掘进迎头、顶板、两帮和底角分别开设钻孔，钻孔的直径为56～70mm，深度H1为20～30m。为便于更好地描述本发明的上述钻孔，本发明将巷道掘进迎头的钻孔描述为迎头钻孔3，巷道顶板的钻孔描述为顶板钻孔4，巷道两帮的钻孔描述为巷帮钻孔5，巷道底角的钻孔描述为底角钻孔6。
可以理解的是，本发明的上述钻孔直径远小于相关技术的钻孔直径，可以在卸压的同时减小对巷道浅部围岩的损伤，并且钻孔的深度较长，可以增大动载和能量传播的距离和衰减系数，减缓动载对巷道围岩的扰动，实现深部卸压，减弱外载荷和能量对巷道外应力集中区域深部岩体的作用，进而提高巷道围岩的稳定性。
S300、将封孔器7送入各个钻孔的内侧，并且沿钻孔由内至外的方向，封孔器7每移动至钻孔的压裂位置即可进行一次注水压裂，以使上述每道钻孔对应的巷道围岩分别产生多道水压致裂裂缝8进行卸压，且多道水压致裂裂缝8沿钻孔长度方向的深度H2为5～30m，即最外侧的水压致裂裂缝8距离巷道2的内壁至少为5m，实现巷道围岩内部的超前卸压，这样，在卸压的同时可以减小对巷道浅部围岩的损伤。其中，钻孔的内侧为远离巷道2的一侧，钻孔的外侧为邻近巷道2的一侧；并且封孔器7可以采用膨胀型封隔器。
可以理解的是，本发明通过由内至外进行多次注水压裂，以使每道钻孔对应的巷道围岩分别产生多道水压致裂裂缝8进行卸压，卸压范围广，并且在卸压的同时注水可以软化煤岩体，有效降低巷道冲击危险性；此外，多道水压致裂裂缝8沿钻孔方向的深度为5～30m，实现超前卸压，可以有效减小卸压时对巷道浅部围岩的损伤。
本发明实施例提供的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，采用钻孔水压致裂卸压的方式，卸压范围广，钻孔施工数量少，对巷道浅部围岩损伤小，可以降低应力集中的程度和范围，降低冲击破坏时能量释放的大小，增大动载和能量传播的距离和衰减系数，减缓动载对巷道围岩的扰动，进而减小巷道围岩发生冲击破坏的风险，提高巷道围岩的稳定性。
根据本发明的实施例，封孔器7每移动至钻孔的压裂位置进行一次注水压裂，以使每道钻孔对应的巷道围岩分别产生多道水压致裂裂缝8的步骤，包括：每当封孔器7位于确定的压裂位置时，注入20～40MPa的高压水对巷道围岩压裂，压裂时间不小于30min，以产生水压致裂裂缝8。
根据本发明的实施例，上述各个钻孔的相邻两个压裂位置的间距为2～3m。将封孔器7送入钻孔中，由内向外将钻孔封孔，封孔完成后，注入高压水对巷道围岩压裂，压裂完成后，进行封孔器7卸压，向外移动2～3m到下一个确定的压裂位置，再次封孔、注水压裂，依此循环，实现钻孔各个压裂位置的注水压裂。
根据本发明的实施例，迎头钻孔3和巷帮钻孔5与水平方向的夹角分别为3°～5°，顶板钻孔4竖直设置，即巷道顶板的钻孔与顶板垂直设置，底角钻孔6与巷道底板的夹角为40°～60°。本发明通过上述设置，便于钻孔时，可以快速取出钻屑，提高钻孔的流畅性。
根据本发明的实施例，如图3和图4所示，顶板钻孔4、巷帮钻孔5和底角钻孔6均滞后巷道掘进迎头的距离H3为10-20m，且沿巷道2的长度方向，也可以理解为巷道2的掘进方向，顶板钻孔4、巷帮钻孔5和底角钻孔6分别具有间隔H4设置多组，以进一步提高卸压效果。
相关技术中，常采用单一的锚杆或锚索对巷道支护，但由于普通锚杆和锚索延伸率小、变形不协同，当巷道围岩受到动载冲击地压时，锚杆和锚索无法充分吸收支护体发生冲击时释放的能量，常出现破断现象，使巷道的支护系统失效，进而导致巷道破坏。
为解决上述技术问题，在本发明的一个实施例中，本发明动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，还包括步骤：巷道每掘进800～1000mm，在巷道2的顶板、巷道2的两帮及巷道2的底板分别设置第一锚杆9和第二锚杆10，第一锚杆9的长度小于第二锚杆10的长度；且沿巷道2的周向，顶板及两帮的第一锚杆9和第二锚杆10交替分布，底板的第一锚杆9和第二锚杆10交替分布，如图2所示。
本发明实施例采用长短锚杆交替协同支护以及全断面支护的组合方式，可以避免相关技术中锚杆、锚索不协调导致的破断现象,并且可以在控制巷道缓慢变形的前提下，有效提高冲击地巷道围岩自身的抗冲击性能和吸能特性，通过长短不同的第一锚杆9和第二锚杆10锚固巷道浅部围岩，以主动支护稳固围岩，可以提高巷道锚固范围内围岩稳定性，使之可以适应冲击地压巷道围岩变形特征，进而实现浅部强支的效果。其中，这里提及的“全断面支护”可以理解为，在巷道的多处，即顶板、两帮及底板分别设置第一锚杆9和第二锚杆10，且沿巷道2的周向，顶板及两帮的第一锚杆9和第二锚杆10交替分布，底板的第一锚杆9和第二锚杆10交替分布，使得第一锚杆9和第二锚杆10可以基本覆盖巷道2的全部断面，进而实现巷道2全断面支护，提高巷道围岩的稳定性。
根据本发明的实施例，第一锚杆9的长度为2-2.6m，第一锚杆9采用屈服强度大于700Mpa的高强度锚杆；第二锚杆10的长度为4.3-7.3m，第二锚杆10采用屈服强度大于700Mpa的高强度锚杆。本发明第一锚杆9和第二锚杆10均采用高强度锚杆，可以进一步提高巷道围岩的支护效果，进而提高巷道围岩的稳定性。
在本发明的一个实施例中，第一锚杆9可以采用左旋无纵筋高强度钢筋短锚杆，其中，杆体直径为18-22mm，长度为2-2.6m，杆体屈服强度为721MPa，破断强度为859MPa，断后延伸率为20.2％，冲击吸收功为147J，并且每根第一锚杆9可以配置一块长宽高为250×250×12mm的第一拱形高强度托盘11，用于紧密张拉至巷道2内壁表面，以提高锚固性能。
第二锚杆10可以为一体成型结构，也可以为分体结构，在本示例中，如图5所示，第二锚杆10为分体结构，包括通过螺纹连接套103螺纹连接的第一杆体101和第二杆体102，以形成长锚杆，长锚杆整体长度为4.3-7.3m，直径为28-32mm，杆体屈服强度为766MPa，抗拉强度为869MPa，杆体屈服载荷为470kN，破断载荷为535kN，断后延伸率为19.5％，冲击吸收功为128.3J，并且每根长锚杆可以配置一块长宽高为300×300×16mm的第二拱形高强度托盘12，用于紧密张拉至巷道2内壁表面，以提高锚固性能。
根据本发明的实施例，如图6和图7所示，本发明动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，还包括步骤：在巷道2的内壁设置相匹配的支护组件。本发明通过设置支护组件，有效预防破碎煤巷局部地段可能出现的锚杆支护失效现象，更好地保证回采巷道的安全可靠性，进一步提高支护结构的整体承载能力，实现巷表防护。
根据本发明的实施例，支护组件包括可伸缩支架13和支撑抬棚14中的至少一个。
在本发明的一个实施例中，滞后掘进迎头10-20m，采用支护组件作为回采巷道的补强支护形式，对于不同冲击危险性的冲击地压，可以大致按照如下防护方式进行选择：
(1)当冲击危险性为无或弱时，可以不设置支护组件；
(2)当冲击危险性为中时，可以设置可伸缩支架13或支撑抬棚14；
(3)当冲击危险性为强时，可以设置可伸缩支架13和支撑抬棚14。
在本发明的一个实施例中，可伸缩支架13的形状为匹配巷道2的拱形，可伸缩支架13采用多节36U型钢通过金属卡兰15拼接形成，支撑抬棚14采用液压支撑抬棚，包括液压支柱和棚体，棚体支撑于液压支柱上。
根据本发明的实施例，由于巷道2内壁表面不平整，因此，巷道2内壁表面与支护组件会存在一定间隙，该间隙会导致支护组件无法有效支撑巷道2。因此，本发明在支护组件与巷道2的内壁之间设置连接件16，通过连接件16可以将支护组件的支撑力传递至巷道2上，提高巷道支护效果。
本发明连接件16的具体类型不作特别限制，只要可以起到传递力的作用即可，在本示例中，巷道2内壁表面与支护组件的间隙为300mm，在该间隙内可以设置圆木等连接件。
下面结合一个具体实施例对本发明提供的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法进行描述，主要包括以下步骤。
(1)巷道2掘进断面为拱形断面，拱基线处宽6300mm，下宽6900mm，巷道净高4250mm，掘进断面23.6㎡。掘进和回采过程中频繁受矿震动载1扰动，经综合指数法判定，巷道围岩具有强冲击破坏危险性。在巷道掘进之前，在巷道2的掘进迎头中央打设一个直径为56mm、孔深为30m的钻孔，即迎头钻孔3，迎头钻孔3的倾斜角度为3°；将封孔器7器推入孔底，由内向外将迎头钻孔3封孔，封孔完成后进行注水压裂，使巷道围岩产生水压致裂裂缝8。压裂完成后，进行封孔器7卸压，向外移动2～3m到下一个确定的压裂位置，再次封孔、注水压裂，如此循环。掘进迎头水压致裂施工完成后，在掘进迎头上打两个直径为75mm的煤粉监测孔，采用钻屑法判定卸压效果，不超规定警戒值方可正常掘进。
(2)巷道每掘进900mm，在巷道顶板和两帮铺设双层金属网17进行支护，金属网17的长度为4500mm，宽度为1200mm，网孔尺寸为50×50mm；在巷道的顶板、两帮和底板分别打设直径为22mm，长度为2.4m的左旋无纵筋高强度钢筋短锚杆(第一锚杆9)，每根短锚杆配置一块长宽高为250×250×12mm的第一拱形高强度托盘11，顶板的短锚杆扭矩为400N·m，两帮和底板的短锚杆扭矩为300N·m；在短锚杆的基础上，在顶板、两帮和底板分别打设直径为28mm，长度为6.3m的长锚杆(第二锚杆10)。安装过程中，先将第一杆体101锚固在锚杆孔内，使第一杆体101的螺纹段朝外，然后通过螺纹连接套103与第二杆体102的螺纹段螺纹连接，并且第二杆体102的张拉段(外端)配置一块长宽高为300×300×16mm的第二拱形高强度托盘12，采用张拉方式预紧至巷道2内壁，初始张拉力不小于250kN。
(3)在巷道掘进过程中，滞后掘进迎头的距离H3为10m，沿巷道2的长度方向，在巷道顶板、两帮、底角分别对应打设多组顶板钻孔4、巷帮钻孔5和底角钻孔6，每组顶板钻孔4、巷帮钻孔5和底角钻孔6的间隔H4分别为10m，并且各个钻孔孔深为25m，顶板钻孔4垂直打设，巷帮钻孔5与水平方向的夹角为3°，底角钻孔6与底板的夹角为45°，然后进行注水压裂。为避免钻卸压孔对巷道浅部围岩带来的损伤，施工后用黄泥封孔，封孔长度不小于锚杆锚固范围。
(4)采用36U型钢可伸缩支架和液压支撑抬棚进行巷表防护。具体的，金属网17支护后，架设液压支撑抬棚和36U型钢可伸缩支架进行防护，36U型钢可伸缩支架紧密连接至液压支撑抬棚的棚体内壁，液压支撑抬棚的初始撑力不低于18MPa，液压支撑抬棚距巷道内壁预留300mm空间间隙，在该间隙内背设主动承压传递支撑力的圆木连接件。
综上所述，本发明动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法为“深部卸压－浅部强支－巷表防护”的多层次稳定性控制方法，可以有效提高巷道围岩的稳定性。其中，“深部卸压”的对象是巷道外应力集中区域深部岩体，目的是减弱外载荷和能量对锚固围岩的作用；“浅部强支”的对象是锚杆锚固范围内巷道浅部围岩，即锚杆主动支护稳固围岩，进行巷道锚杆支护材料、支护形式与参数优化，提高巷道锚固范围内围岩稳定性，使之能适应冲击地压巷道围岩变形特征；“巷表防护”即采用支护组件配合锚杆支护，防护巷道空间。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，包括：
S100、采用综合指数法对巷道冲击危险性进行评价；
S200、对于中冲击破坏危险性和强冲击破坏危险性的巷道，在所述巷道的掘进迎头、顶板、两帮和底角分别开设钻孔，所述钻孔的直径为56～70mm，深度为20～30m；
S300、将封孔器送入所述钻孔远离所述巷道的内侧，沿所述钻孔由内至外的方向，所述封孔器每移动至所述钻孔的压裂位置进行一次注水压裂，以使每道钻孔对应的巷道围岩分别产生多道水压致裂裂缝，且所述多道水压致裂裂缝沿钻孔方向的深度为5～30m。
2.根据权利要求1所述的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，所述封孔器每移动至所述钻孔的压裂位置进行一次注水压裂，以使每道钻孔对应的巷道围岩分别产生多道水压致裂裂缝的步骤，包括：
每当所述封孔器位于所述压裂位置时，注入20～40MPa的高压水对巷道围岩压裂，压裂时间不小于30min，以产生水压致裂裂缝。
3.根据权利要求1所述的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，所述钻孔的相邻两个压裂位置的间距为2～3m。
4.根据权利要求1所述的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，所述掘进迎头和两帮的钻孔与水平方向的夹角分别为3°～5°，所述顶板的钻孔竖直设置，所述底角的钻孔与所述巷道的底板的夹角为40°～60°。
5.根据权利要求1所述的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，所述顶板、两帮和底角的钻孔滞后所述掘进迎头10-20m，且沿所述巷道的长度方向，所述顶板、两帮和底角的钻孔分别间隔设有多组。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，还包括：
所述巷道每掘进800～1000mm，在所述巷道的顶板、两帮及底板分别设置第一锚杆和第二锚杆，所述第一锚杆的长度小于所述第二锚杆的长度；且沿所述巷道的周向，所述顶板及两帮的第一锚杆和第二锚杆交替分布，所述底板的第一锚杆和第二锚杆交替分布。
7.根据权利要求6所述的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，所述第一锚杆的长度为2-2.6m，屈服强度大于700Mpa；所述第二锚杆的长度为4.3-7.3m，屈服强度大于700Mpa。
8.根据权利要求6所述的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，还包括：
在所述巷道的内壁设置相匹配的支护组件。
9.根据权利要求8所述的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，所述支护组件包括可伸缩支架和支撑抬棚中的至少一个。
10.根据权利要求8所述的动载冲击地压巷道围岩稳定性控制方法，其特征在于，所述支护组件与所述巷道的内壁之间设有连接件。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115263318A (zh) * 2022-06-29 2022-11-01 中国矿业大学 一种冲击地压矿井掘进巷道迎头爆破裂孔组合卸压方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103195442A (zh) * 2013-04-01 2013-07-10 平顶山天安煤业股份有限公司 一种煤矿巷道均布注浆结构及其施工工艺
CN203188210U (zh) * 2013-05-08 2013-09-11 陈效民 建筑用可回收式锚杆
CN203655315U (zh) * 2013-12-24 2014-06-18 天津鹏程煤矿设备有限公司 柔性可伸缩巷道抗冲击液压支架
CN206571514U (zh) * 2017-03-17 2017-10-20 湖南科技大学 一种分段式大变形让压锚杆
CN110318761A (zh) * 2019-07-02 2019-10-11 天地科技股份有限公司 一种控制巷道变形的施工方法
CN110454164A (zh) * 2019-09-18 2019-11-15 天地科技股份有限公司 冲击矿压巷道缓冲吸能带水力预置方法
CN210141147U (zh) * 2019-04-15 2020-03-13 闽西职业技术学院 预制钢筋混凝土锚杆
CN112780339A (zh) * 2021-01-05 2021-05-11 陕西彬长孟村矿业有限公司 一种深部特厚煤层巷道卸压孔联合布置的方法
CN113187480A (zh) * 2021-05-13 2021-07-30 河南大有能源股份有限公司耿村煤矿 一种煤矿冲击地压的综合防护方法
CN214035723U (zh) * 2020-12-24 2021-08-24 中铁二院工程集团有限责任公司 一种锚头内嵌粘结锚固型先锚式中空锚杆
CN214577178U (zh) * 2021-03-02 2021-11-02 肃北县博伦矿业开发有限责任公司 一种充填采矿接顶回填支撑装置
CN214656999U (zh) * 2021-02-26 2021-11-09 赵津梁 一种分段式防腐连接锚杆
US20210348471A1 (en) * 2018-05-31 2021-11-11 China University Of Mining And Technology Fracturing relief method for stress concentration of remaining ore pillars in overlying goaf

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103195442A (zh) * 2013-04-01 2013-07-10 平顶山天安煤业股份有限公司 一种煤矿巷道均布注浆结构及其施工工艺
CN203188210U (zh) * 2013-05-08 2013-09-11 陈效民 建筑用可回收式锚杆
CN203655315U (zh) * 2013-12-24 2014-06-18 天津鹏程煤矿设备有限公司 柔性可伸缩巷道抗冲击液压支架
CN206571514U (zh) * 2017-03-17 2017-10-20 湖南科技大学 一种分段式大变形让压锚杆
US20210348471A1 (en) * 2018-05-31 2021-11-11 China University Of Mining And Technology Fracturing relief method for stress concentration of remaining ore pillars in overlying goaf
CN210141147U (zh) * 2019-04-15 2020-03-13 闽西职业技术学院 预制钢筋混凝土锚杆
CN110318761A (zh) * 2019-07-02 2019-10-11 天地科技股份有限公司 一种控制巷道变形的施工方法
CN110454164A (zh) * 2019-09-18 2019-11-15 天地科技股份有限公司 冲击矿压巷道缓冲吸能带水力预置方法
CN214035723U (zh) * 2020-12-24 2021-08-24 中铁二院工程集团有限责任公司 一种锚头内嵌粘结锚固型先锚式中空锚杆
CN112780339A (zh) * 2021-01-05 2021-05-11 陕西彬长孟村矿业有限公司 一种深部特厚煤层巷道卸压孔联合布置的方法
CN214656999U (zh) * 2021-02-26 2021-11-09 赵津梁 一种分段式防腐连接锚杆
CN214577178U (zh) * 2021-03-02 2021-11-02 肃北县博伦矿业开发有限责任公司 一种充填采矿接顶回填支撑装置
CN113187480A (zh) * 2021-05-13 2021-07-30 河南大有能源股份有限公司耿村煤矿 一种煤矿冲击地压的综合防护方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115263318A (zh) * 2022-06-29 2022-11-01 中国矿业大学 一种冲击地压矿井掘进巷道迎头爆破裂孔组合卸压方法
CN115263318B (zh) * 2022-06-29 2023-09-19 中国矿业大学 一种冲击地压矿井掘进巷道迎头爆破裂孔组合卸压方法

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