CN115288679A - 一种冲击地压煤层多巷掘进卸压防冲方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冲击地压煤层多巷掘进卸压防冲方法，包括：确定卸压措施巷的目标层位及位置；根据卸压措施巷设计爆破路径及参数；掘进卸压措施巷；对卸压措施巷所在区域实施密集深孔预裂爆破；掘进卸压措施巷预裂爆破覆盖范围内的煤层巷道。本发明公开的一种冲击地压煤层多巷掘进卸压防冲方法，冲击地压煤层的第一煤巷和第二煤巷上方的基本顶爆破预裂后，在爆破预裂覆盖范围掘进煤层巷道，煤层巷道掘进及使用期间均处于低应力区，处于被保护状态，降低了诱发冲击启动的动静载荷源，提高冲击地压发生门槛，冲击地压危险程度显著降低。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种冲击地压煤层多巷掘进卸压防冲方法。
背景技术
随着我国煤矿进入深部开采，原岩应力处于较高水平，且井田范围内多分布褶曲、断层等构造，原岩应力叠加构造应力形成高集中应力基础，巷道掘进过程中，再次叠加支承压力形成超高应力集中，从而诱发冲击地压。
掘进巷道卸压通常采取煤层爆破及大直径钻孔等局部卸压措施，一方面掘进工作面区域集中布置有大型机械、施工机具及支护材料等，卸压空间有限，常规卸压措施滞后，造成掘进工作面及后方一定距离的帮部存在卸压盲区；另一方面常规局部卸压措施卸压范围有限，巷道掘进过程中往往需要多轮卸压，卸压效率低。巷道掘进前，针对待掘进区域可在煤层的基本顶中预先掘进卸压措施巷，在卸压措施巷中对煤层上覆基本顶开展密集深孔爆破预裂，超前降低巷道待掘进区域原岩应力及构造应力水平，使得巷道待掘进区域处于卸压保护带，有效降低冲击地压煤层巷道掘进期间冲击地压发生的可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冲击地压煤层多巷掘进卸压防冲方法，用以解决现有冲击地压煤层巷道掘进期间常规卸压存在卸压盲区、卸压不连续、卸压任务繁重的问题。
本发明提供一种冲击地压煤层多巷掘进卸压防冲方法，包括：
确定卸压措施巷的目标层位及位置；
根据卸压措施巷设计爆破路径及参数；
掘进卸压措施巷；
对卸压措施巷所在区域实施密集深孔预裂爆破；
掘进所述卸压措施巷预裂爆破覆盖范围内的煤层巷道。
优选地，所述确定卸压措施巷的目标层位及位置具体包括以下步骤：
根据钻孔柱状图，选择基本顶作为目标层位；
在煤层内设置第一煤巷和第二煤巷，第一煤巷和第二煤巷相互平行，其中，第一煤巷包括第一已掘进巷道和第一待掘进巷道，第一已掘进巷道已经完成掘进，第一待掘进巷道等待掘进，第一待掘进巷道位于第一已掘进巷道的延长线上；第二煤巷包括第二已掘进巷道和第二待掘进巷道，第二已掘进巷道已经完成掘进，第二待掘进巷道等待掘进，第二待掘进巷道位于第二已掘进巷道的延长线上；
确定第一煤巷和第二煤巷上方中间位置的基本顶作为卸压措施巷的掘进位置。
优选地，所述根据卸压措施巷设计爆破路径及参数具体包括以下步骤：
步骤B1：根据目标层位厚度选取卸压措施巷的一个断面作为起始断面，并在起始断面上设置一个钻场，钻场两侧分别实施第一爆破孔和第二爆破孔，第一爆破孔和第二爆破孔分别设置于卸压措施巷的钻场两端形成一个扇形；
步骤B2：第一爆破孔和第二爆破孔装药形成装药段，第一爆破孔和第二爆破孔的装药段的沿着卸压措施巷的纵向投影分别落在第一待掘进巷道和第二待掘进巷道所在的待掘进区域的横断面的投影区域，以使待掘进区域均处于基本顶爆破预裂覆盖范围；
步骤B3：以起始断面作为起点，按照相邻间距为8m设置多个钻场，且钻场两侧分别实施第一爆破孔和第二爆破孔，第一爆破孔和第二爆破孔分别设置于卸压措施巷的钻场两端形成一个扇形；
步骤B4：重复步骤B2，在每个钻场两侧的一爆破孔和第二爆破孔装药形成装药段。
优选地，所述对卸压措施巷所在区域实施密集深孔预裂爆破具体包括以下步骤：
步骤D1：在卸压措施巷两侧对煤层上的基本顶的厚硬砂岩实施密集爆破预裂，保证基本顶预裂范围覆盖冲击地压煤层中的第一煤巷的第一待掘进巷道和第二煤巷的第二待掘进巷道所在的待掘进区域；
步骤D2：实施完上一位置爆破后开展下一位置爆破，直至完成全部待掘进区域上覆基本顶预裂工作；
步骤D3：重复所述步骤D2，直至实现基本顶的整体弱化，其中，在第一爆破孔的装药段上形成裂隙，所述裂隙包括径向裂隙和环向裂隙，使得相邻的第一爆破孔相互连通；在第二爆破孔的装药段上形成裂隙，所述裂隙包括径向裂隙和环向裂隙，使得相邻的第二爆破孔相互连通，以避免造成爆破预裂盲区。
优选地，所述掘进所述卸压措施巷预裂爆破覆盖范围内的煤层巷道具体包括以下步骤：
在基本顶的爆破预裂覆盖范围的低应力区进行掘进，掘进煤层巷道，使掘进的工作面尽量处于低应力区，以避免应力集中造成冲击危险性升高。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明公开了一种冲击地压煤层多巷掘进卸压防冲方法，在冲击地压煤层巷道掘进前，在煤层待掘进区域上方基本顶中预先掘进卸压措施巷，并对这部分的基本顶实施密集深孔爆破预裂，有利于缓解掘进巷道时刻处于繁重的卸压防冲工作压力，区域性超前降低巷道待掘进区域原岩应力及构造应力水平，从而在低应力区域实现巷道顺利掘进，从而大幅降低巷道掘进期间应力集中程度及冲击危险性。本发明公开了一种冲击地压煤层多巷掘进卸压防冲方法，冲击地压煤层的第一煤巷和第二煤巷上方的基本顶爆破预裂后，在爆破预裂覆盖范围掘进煤层巷道，煤层巷道掘进及使用期间均处于低应力区，处于被保护状态，降低了诱发冲击启动的动静载荷源，提高冲击地压发生门槛，冲击地压危险程度显著降低。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的冲击地压煤层多巷掘进平面布置图；
图2为本发明实施例1提供的未开展待掘进巷道上覆厚硬岩层深孔爆破预裂剖面图；
图3为本发明实施例1提供的已开展待掘进巷道上覆厚硬岩层深孔爆破预裂剖面图。
附图标记说明：11-第一已掘进巷道，12-第二已掘进巷道，21-第一待掘进巷道，22-第二待掘进巷道；3-卸压措施巷；41-第一爆破孔，42-第二爆破孔；5-径向裂隙，6-环向裂隙，100-煤层，200-直接顶，300-基本顶；σc-临界冲击载荷，σ1-未开展基本顶爆破预裂巷道侧向支承压力曲线，σ2-开展基本顶爆破预裂巷道侧向支承压力曲线。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明公开了一种冲击地压煤层多巷掘进卸压防冲方法，在煤层100多巷道掘进前，在第一煤巷和第二煤巷上方中间位置的基本顶300中预先掘进卸压措施巷3；在卸压措施巷3中对煤层100上的基本顶300开展密集深孔爆破预裂，超前降低巷道待掘进区域原岩应力及构造应力水平，从而在低应力区域实现巷道顺利掘进，从而大幅降低巷道掘进期间应力集中程度及冲击危险性。
实施例1
实施例1提供一种冲击地压煤层多巷掘进卸压防冲方法，应用于煤矿，所述煤矿包括煤层100，煤层100上方有直接顶200，直接顶200上方有基本顶300，其中，基本顶300由厚硬砂岩组成，可作为厚硬顶板，包括以下步骤：
步骤A：确定卸压措施巷3的目标层位及位置；
步骤A1：根据钻孔柱状图，选择基本顶300作为目标层位，如图2和图3所示；
具体地，煤层100厚度为8.0m，直接顶200的厚度为5.7m，基本顶300的厚度为15.2m。
步骤A2：在煤层100内设置第一煤巷和第二煤巷，第一煤巷和第二煤巷相互平行，其中，第一煤巷包括第一已掘进巷道11和第一待掘进巷道21，第一已掘进巷道11已经完成掘进，第一待掘进巷道21等待掘进，第一待掘进巷道21位于第一已掘进巷道11的延长线上；第二煤巷包括第二已掘进巷道12和第二待掘进巷道22，第二已掘进巷道12已经完成掘进，第二待掘进巷道22等待掘进，第二待掘进巷道22位于第二已掘进巷道12的延长线上；
具体地，第一煤巷和第二煤巷的间距为40m。
步骤A3：确定第一煤巷和第二煤巷上方中间位置的基本顶300作为卸压措施巷3的掘进位置。
具体地，卸压措施巷3的掘进位置位于第一煤巷和第二煤巷上方，且距离煤层100的高度为10m。
步骤B：根据卸压措施巷3设计爆破路径及参数；
步骤B1：根据目标层位厚度选取卸压措施巷3的一个断面作为起始断面，并在起始断面上设置一个钻场，钻场两侧分别实施第一爆破孔41和第二爆破孔42，第一爆破孔41和第二爆破孔42分别设置于卸压措施巷3的钻场两端形成一个扇形；
步骤B2：第一爆破孔41和第二爆破孔42装药形成装药段，第一爆破孔41和第二爆破孔42的装药段的沿着卸压措施巷3的纵向投影分别落在第一待掘进巷道21和第二待掘进巷道22所在的待掘进区域的横断面的投影区域，以使待掘进区域均处于基本顶爆破预裂覆盖范围；
具体地，第一爆破孔41和第二爆破孔42的孔深32m，装药长度21m，倾角为7°，装药量63kg，确保第一爆破孔41和第二爆破孔42的装药段覆盖煤层巷道掘进形成的支承压力峰值区域。具体地，钻场间距设置为8m，即8m一个钻场。
步骤B3：以起始断面作为起点，按照相邻间距为8m设置多个钻场，且钻场两侧分别实施第一爆破孔41和第二爆破孔42，第一爆破孔41和第二爆破孔42分别设置于卸压措施巷3的钻场两端形成一个扇形；
步骤B4：重复步骤B2，在每个钻场两侧的一爆破孔41和第二爆破孔42装药形成装药段；
步骤C：掘进卸压措施巷3；
步骤D：对卸压措施巷3所在区域实施密集深孔预裂爆破；
步骤D1：在卸压措施巷3两侧对煤层100上的基本顶300的厚硬砂岩实施密集爆破预裂，保证基本顶300预裂范围覆盖冲击地压煤层100中的第一煤巷的第一待掘进巷道21和第二煤巷的第二待掘进巷道22所在的待掘进区域；
步骤D2：实施完上一位置爆破后开展下一位置爆破，直至完成全部待掘进区域上覆基本顶预裂工作；
步骤D3：重复所述步骤D2，直至实现基本顶300的整体弱化，其中，在第一爆破孔41的装药段上形成裂隙，所述裂隙包括径向裂隙5和环向裂隙6，使得相邻的第一爆破孔41相互连通；在第二爆破孔42的装药段上形成裂隙，所述裂隙包括径向裂隙5和环向裂隙6，使得相邻的第二爆破孔42相互连通，以避免造成爆破预裂盲区，如图1和图3所示。
步骤E：掘进所述卸压措施巷3预裂爆破覆盖范围内的煤层巷道：
在基本顶300的爆破预裂覆盖范围的低应力区进行掘进，掘进煤层巷道，使掘进的工作面尽量处于低应力区，以避免应力集中造成冲击危险性升高。
其中，煤层巷道在掘进和使用期间均处于上覆基本顶爆破预裂覆盖范围。
煤层巷道掘进期间侧向支承压力峰值降低，峰值位置并深部转移，煤层巷道处于低应力区。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种冲击地压煤层多巷掘进卸压防冲方法，其特征在于，包括：
确定卸压措施巷(3)的目标层位及位置；
根据卸压措施巷(3)设计爆破路径及参数；
掘进卸压措施巷(3)；
对卸压措施巷(3)所在区域实施密集深孔预裂爆破；
掘进所述卸压措施巷(3)预裂爆破覆盖范围内的煤层巷道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定卸压措施巷(3)的目标层位及位置具体包括以下步骤：
根据钻孔柱状图，选择基本顶(300)作为目标层位；
在煤层(100)内设置第一煤巷和第二煤巷，第一煤巷和第二煤巷相互平行，其中，第一煤巷包括第一已掘进巷道(11)和第一待掘进巷道(21)，第一已掘进巷道(11)已经完成掘进，第一待掘进巷道(21)等待掘进，第一待掘进巷道(21)位于第一已掘进巷道(11)的延长线上；第二煤巷包括第二已掘进巷道(12)和第二待掘进巷道(22)，第二已掘进巷道(12)已经完成掘进，第二待掘进巷道(22)等待掘进，第二待掘进巷道(22)位于第二已掘进巷道(12)的延长线上；
确定第一煤巷和第二煤巷上方中间位置的基本顶(300)作为卸压措施巷(3)的掘进位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据卸压措施巷(3)设计爆破路径及参数具体包括以下步骤：
步骤B1：根据目标层位厚度选取卸压措施巷(3)的一个断面作为起始断面，并在起始断面上设置一个钻场，钻场两侧分别实施第一爆破孔(41)和第二爆破孔(42)，第一爆破孔(41)和第二爆破孔(42)分别设置于卸压措施巷(3)的钻场两端形成一个扇形；
步骤B2：第一爆破孔(41)和第二爆破孔(42)装药形成装药段，第一爆破孔(41)和第二爆破孔(42)的装药段的沿着卸压措施巷(3)的纵向投影分别落在第一待掘进巷道(21)和第二待掘进巷道(22)所在的待掘进区域的横断面的投影区域，以使待掘进区域均处于基本顶爆破预裂覆盖范围；
步骤B3：以起始断面作为起点，按照相邻间距为8m设置多个钻场，且钻场两侧分别实施第一爆破孔(41)和第二爆破孔(42)，第一爆破孔(41)和第二爆破孔(42)分别设置于卸压措施巷(3)的钻场两端形成一个扇形；
步骤B4：重复步骤B2，在每个钻场两侧的一爆破孔(41)和第二爆破孔(42)装药形成装药段。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对卸压措施巷(3)所在区域实施密集深孔预裂爆破具体包括以下步骤：
步骤D1：在卸压措施巷(3)两侧对煤层(100)上的基本顶(300)的厚硬砂岩实施密集爆破预裂，保证基本顶(300)预裂范围覆盖冲击地压煤层(100)中的第一煤巷的第一待掘进巷道(21)和第二煤巷的第二待掘进巷道(22)所在的待掘进区域；
步骤D2：实施完上一位置爆破后开展下一位置爆破，直至完成全部待掘进区域上覆基本顶预裂工作；
步骤D3：重复所述步骤D2，直至实现基本顶(300)的整体弱化，其中，在第一爆破孔(41)的装药段上形成裂隙，所述裂隙包括径向裂隙(5)和环向裂隙(6)，使得相邻的第一爆破孔(41)相互连通；在第二爆破孔(42)的装药段上形成裂隙，所述裂隙包括径向裂隙(5)和环向裂隙(6)，使得相邻的第二爆破孔(42)相互连通，以避免造成爆破预裂盲区。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掘进所述卸压措施巷(3)预裂爆破覆盖范围内的煤层巷道具体包括以下步骤：
在基本顶(300)的爆破预裂覆盖范围的低应力区进行掘进，掘进煤层巷道，使掘进的工作面尽量处于低应力区，以避免应力集中造成冲击危险性升高。
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|---|---|---|---|---|
| CN116122811A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-05-16 | 中煤科工开采研究院有限公司 | 用于大巷区域的冲击地压卸压方法 |
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2022
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| CN116122811A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-05-16 | 中煤科工开采研究院有限公司 | 用于大巷区域的冲击地压卸压方法 |
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