CN116122811A - 用于大巷区域的冲击地压卸压方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于大巷区域的冲击地压卸压方法，所述用于大巷区域的冲击地压卸压方法包括在顶板岩层内设置压裂孔，压裂孔的至少部分位于大巷区域的上方，通过压裂孔向顶板岩层施压，以使顶板岩层位于大巷区域上方的部分产生裂隙；在顶板岩层内设置爆破孔，在水平投影面内，爆破孔的投影位于大巷区域的投影朝向采煤工作面的一侧，通过爆破孔实施爆破，以使顶板岩层位于大巷区域和采煤工作面之间的部分产生缝隙。本发明的用于大巷区域的冲击地压卸压方法通过压裂孔使顶板岩层位于大巷区域上方的区域产生裂隙，通过爆破孔使顶板岩层位于大巷区域和采煤工作面之间的区域产生缝隙，从而对大巷区域起到卸压的作用，避免大巷区域产生冲击地压。

Description

用于大巷区域的冲击地压卸压方法

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种用于大巷区域的冲击地压卸压方法。

背景技术

冲击地压是岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象，易造成人员的伤亡和巷道、设备的破坏。为了避免煤矿在开采过程中出现冲击地压，相关技术中分别提供了用于煤层、围岩、解放层和煤层群开采条件等不同位置或不同环境的冲击地压卸压方法。但是，煤矿的大巷区域为多巷布置，巷间煤柱具有较高的内应力，在工作面回采末期，大巷区域受工作面超前支承应力、动载扰动叠加影响容易产生冲击地压，因此大巷区域是易发生冲击地压的重点区域，而相关技术中未见用于大巷区域的冲击地压卸压方法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种用于大巷区域的冲击地压卸压方法，该用于大巷区域的冲击地压卸压方法在顶板岩层内设置压裂孔和爆破孔，通过压裂孔使顶板岩层位于大巷区域上方的区域产生裂隙，通过爆破孔使顶板岩层位于大巷区域和采煤工作面之间的区域产生缝隙，从而对大巷区域起到卸压的作用，避免大巷区域产生冲击地压。

本发明实施例的用于大巷区域的冲击地压卸压方法包括：

在顶板岩层内设置压裂孔，所述压裂孔的至少部分位于大巷区域的上方，通过所述压裂孔向所述顶板岩层施压，以使所述顶板岩层位于所述大巷区域上方的部分产生裂隙；

在所述顶板岩层内设置爆破孔，在水平投影面内，所述爆破孔的投影位于所述大巷区域的投影朝向采煤工作面的一侧，通过所述爆破孔实施爆破，以使所述顶板岩层位于所述大巷区域和所述采煤工作面之间的部分产生缝隙。

本发明实施例的用于大巷区域的冲击地压卸压方法在顶板岩层内设置压裂孔和爆破孔，通过压裂孔使顶板岩层位于大巷区域上方的部分产生裂隙，以在竖直方向上切断工作面与大巷区域的联系，通过爆破孔使顶板岩层位于大巷区域和采煤工作面之间的部分产生缝隙，以在水平方向上切断工作面与大巷区域的联系，从而对大巷区域起到卸压保护的作用，避免大巷区域产生冲击地压。

在一些实施例中，在所述顶板岩层内设置所述压裂孔的步骤具体包括：

在煤层内设置硐室，所述硐室位于所述大巷区域在大巷的延伸方向上的一侧，从所述硐室向所述顶板岩层内钻设所述压裂孔，所述压裂孔的至少部分位于所述大巷区域内的巷间煤柱的上方。

在一些实施例中，所述压裂孔为水力压裂孔；

通过所述压裂孔向所述顶板岩层施压的步骤包括：

在所述硐室内向所述压裂孔内供入施压水体，所述压裂孔采用分段水力压裂工艺向所述顶板岩层施压。

在一些实施例中，在水平投影面内，所述压裂孔的投影沿大巷的延伸方向设置；

所述压裂孔为多个，多个所述压裂孔沿正交于大巷的延伸方向的方向依次设置。

在一些实施例中，在所述顶板岩层内设置爆破孔的步骤具体包括：

在煤层内设置卸压措施巷，所述卸压措施巷位于所述大巷区域朝向所述采煤工作面的一侧，从所述卸压措施巷向上钻设所述爆破孔。

在一些实施例中，所述爆破孔由所述卸压措施巷向上延伸并沿朝向所述大巷区域的方向倾斜设置。

在一些实施例中，所述爆破孔的延伸方向与竖直方向之间的夹角为40°至75°。

在一些实施例中，所述爆破孔的延伸方向与竖直方向之间的夹角为40°至50°。

在一些实施例中，所述顶板岩层包括由下至上依次排布的泥岩层、第一细砂岩层、粉砂岩层和第二细砂岩层；

所述爆破孔由下至上依次贯穿所述泥岩层、所述第一细砂岩层和所述粉砂岩层，并延伸至所述第二细砂岩层内，所述爆破孔在所述第一细砂岩层、所述粉砂岩层和第二细砂岩层的部分为装药段；

所述压裂孔的至少部分位于所述第二细砂岩层内。

在一些实施例中，所述卸压措施巷沿大巷的延伸方向设置，所述爆破孔为多个，多个所述爆破孔沿所述卸压措施巷的延伸方向间隔排布。

附图说明

图1是本发明实施例中矿井的平面结构示意图；

图2是本发明实施例中矿井的正剖视图。

附图标记：

1.顶板岩层；11.泥岩层；12.第一细砂岩层；13.粉砂岩层；14.第二细砂岩层；2.压裂孔；3.大巷区域；31.大巷；4.爆破孔；41.装药段；42.封口段；5.煤层；6.硐室；7.卸压措施巷；8.采煤工作面；81.停采线。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图1-附图2描述根据发明实施例的用于大巷区域的冲击地压卸压方法。

如图1-图2所示，本发明实施例的用于大巷区域的冲击地压卸压方法包括在顶板岩层1内设置压裂孔2，压裂孔2的至少部分位于大巷区域3的上方，通过压裂孔2向顶板岩层1施压，以使顶板岩层1位于大巷区域3上方的部分产生裂隙。在顶板岩层1内设置爆破孔4，在水平投影面内，爆破孔4的投影位于大巷区域3的投影朝向采煤工作面8的一侧，通过爆破孔4实施爆破，以使顶板岩层1位于大巷区域3和采煤工作面8之间的部分产生缝隙。

具体地，如图2所示，矿井包括顶板岩层1和煤层5，顶板岩层1位于煤层5的上方，如图1所示，矿井内具有在左右方向上间隔布置的大巷区域3和采煤工作面8，且采煤工作面8位于大巷区域3的左侧，采煤工作面8的右端为停采线81，大巷区域3中具有多条大巷31，例如为五条大巷31，五条大巷31在左右方向上间隔排布，相邻两条大巷31之间具有巷间煤柱，最邻近采煤工作面8的大巷31在朝向采煤工作面8的一侧也具有巷间煤柱，图1中为最左端的大巷31的左侧具有巷间煤柱，大巷31和巷间煤柱均沿前后方向延伸。

在对采煤工作面8进行回采之前，在顶板岩层1位于大巷区域3上方的部分设置压裂孔2，并在顶板岩层1位于大巷区域3和采煤工作面8之间的部分设置爆破孔4，然后通过压裂孔2向顶板岩层1施压，以使顶板岩层1位于大巷区域3上方的部分产生裂隙，并通过爆破孔4实施爆破，以使顶板岩层1位于大巷区域3和采煤工作面8之间的部分产生裂隙。

本发明实施例的用于大巷区域的冲击地压卸压方法在顶板岩层内设置压裂孔和爆破孔，通过压裂孔使顶板岩层位于大巷区域上方的部分产生裂隙，以在竖直方向上切断工作面与大巷区域的联系，通过爆破孔使顶板岩层位于大巷区域和采煤工作面之间的部分产生缝隙，以在水平方向上切断工作面与大巷区域的联系，从而对大巷区域起到卸压保护的作用，在采煤工作面进行回采时，回采操作对大巷的扰动被明显减弱，降低了大巷区域动静载荷源，从而避免大巷区域产生冲击地压。

在一些实施例中，在水平投影面内，压裂孔2的投影沿大巷31的延伸方向设置。压裂孔2为多个，多个压裂孔2沿正交于大巷31的延伸方向的方向依次设置。

如图1和图2所示，大巷31沿前后方向延伸，压裂孔2沿前后方向延伸。压裂孔2为多个，多个压裂孔2沿左右方向依次设置，相邻两个压裂孔2在顶板岩层1内产生裂隙的区域连通或重叠。

在一些实施例中，在顶板岩层1内设置压裂孔2的步骤具体包括在煤层5内设置硐室6，硐室6位于大巷区域3在大巷31的延伸方向上的一侧，从硐室6向顶板岩层1内钻设压裂孔2，压裂孔2的至少部分位于大巷区域3内的巷间煤柱的上方。

如图1和图2所示，在对采煤工作面8进行回采之前，在煤层5位于大巷区域3前侧的部分设置硐室6，一个大巷31向前延伸至大巷区域3外，并与硐室6连通，优选为连通多个大巷31中在左右方向上位于中部的一个大巷31。从硐室6向顶板岩层1内钻设压裂孔2，压裂孔2包括水平段和弯曲段，水平段位于对应的弯曲段的后端，水平段位于大巷区域3内的对应的巷间煤柱的上方，且水平段沿前后方向直线延伸，弯曲段连通硐室6和对应的水平段。如图2所示，图2中压裂孔2的圆形部分为水平段在正剖视图上的截面形状，图2中压裂孔2的曲线部分为弯曲段的中心线在正剖视图上的投影。

由于本发明实施例的冲击地压卸压方法是用于大巷区域的，因此从硐室钻设压裂孔的方式相较于相关技术中从地面井钻设压裂孔的方式能够避免地面压裂力对大巷产生安全影响。

在一些实施例中，压裂孔2为水力压裂孔2。通过压裂孔2向顶板岩层1施压的步骤包括在硐室6内向压裂孔2内供入施压水体，压裂孔2采用分段水力压裂工艺向顶板岩层1施压。

如图1所述，压裂孔2为水力压裂孔2，在硐室6内向压裂孔2内供入施压水体，使压裂孔2采用分段水力压裂工艺向顶板岩层1施压，压裂孔2具有多段子孔，多段子孔沿由后至前的方向依次布置，且多段子孔沿由后至前的方向依次对顶板岩层1施压，由于多个压裂孔2在左右方向上相较于硐室6的设置位置不同，因此多个压裂孔2中，在左右方向上位于中部的压裂孔2的多段子孔设在水平段上，在左右方向上位于端部的压裂孔2的多段子孔设在水平段和弯曲段上。

可以理解的是，压裂孔不限于为水力压裂孔，在另一些实施例中，向压裂孔内供入高压气体以使压裂孔向顶板岩层施压。

在一些实施例中，在顶板岩层1内设置爆破孔4的步骤具体包括在煤层5内设置卸压措施巷7，卸压措施巷7位于大巷区域3朝向采煤工作面8的一侧，从卸压措施巷7向上钻设爆破孔4。

如图1和图2所示，在对采煤工作面8进行回采之前，在煤层5位于大巷区域3左侧的部分内设置卸压措施巷7，从卸压措施巷7向上钻设爆破孔4。

可以理解的是，卸压措施巷不限于在对采煤工作面进行回采之前单独设置，在另一些实施例中，卸压措施巷可以为其他现有巷道。

在一些实施例中，卸压措施巷7沿大巷31的延伸方向设置，爆破孔4为多个，多个爆破孔4沿卸压措施巷7的延伸方向间隔排布。

如图1所示，卸压措施巷7沿前后方向延伸，爆破孔4为多个，多个爆破孔4沿卸压措施巷7的延伸方向间隔排布，相邻两个爆破孔4形成的裂隙区域连通或重叠。

可以理解的是，卸压措施巷的中心线不限于与大巷的中心线平行，在另一些实施例中，卸压措施巷的中心线与大巷的中心线之间具有锐角夹角。

在一些实施例中，爆破孔4由卸压措施巷7向上延伸并沿朝向大巷区域3的方向倾斜设置。

如图2所示，爆破孔4由卸压措施巷7向上延伸并向右倾斜设置，优选地，爆破孔4的延伸方向与竖直方向之间的夹角为40°至75°，更优选地，爆破孔4的延伸方向与竖直方向之间的夹角为40°至50°，例如40°、50°、45°。

可以理解的是，爆破孔不限于倾斜设置，在另一些实施例中，爆破孔沿设置方向延伸。

在一些实施例中，顶板岩层1包括由下至上依次排布的泥岩层11、第一细砂岩层12、粉砂岩层13和第二细砂岩层14。

爆破孔4由下至上依次贯穿泥岩层11、第一细砂岩层12和粉砂岩层13，并延伸至第二细砂岩层14内，爆破孔4在第一细砂岩层12、粉砂岩层13和第二细砂岩层14的部分为装药段41。

压裂孔2的至少部分位于第二细砂岩层14内。

如图2所示，顶板岩层1包括由下至上依次排布的泥岩层11、第一细砂岩层12、粉砂岩层13和第二细砂岩层14，优选地，顶板岩层1还包括位于第二细砂岩层14上的另一层泥岩层11。

压裂孔2的水平段位于第二细砂岩层14内，部分压裂孔2的弯曲段的后端也位于第二细砂岩层14内，优选的，压裂孔2的水平段和部分压裂孔2的弯曲段的后端在上下方向上位于第二细砂岩层14的中部。

爆破孔4由下至上依次贯穿泥岩层11、第一细砂岩层12和粉砂岩层13，并延伸至第二细砂岩层14内，优选地，爆破孔4的顶部不低于压裂孔2的水平段，爆破孔4包括装药段41和封口段42，爆破孔4在第一细砂岩层12、粉砂岩层13和第二细砂岩层14的部分为装药段41，装药段41内填装有炸药或火药，爆破孔4在泥岩层11和煤层5的部分为封口段42，封口段42用于封堵装药段41内的炸药或火药。

在本发明的描述中，需要理解的是，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的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于大巷区域的冲击地压卸压方法，其特征在于，包括：

在顶板岩层(1)内设置压裂孔(2)，所述压裂孔(2)的至少部分位于大巷区域(3)的上方，通过所述压裂孔(2)向所述顶板岩层(1)施压，以使所述顶板岩层(1)位于所述大巷区域(3)上方的部分产生裂隙；

在所述顶板岩层(1)内设置爆破孔(4)，在水平投影面内，所述爆破孔(4)的投影位于所述大巷区域(3)的投影朝向采煤工作面(8)的一侧，通过所述爆破孔(4)实施爆破，以使所述顶板岩层(1)位于所述大巷区域(3)和所述采煤工作面(8)之间的部分产生缝隙。

2.根据权利要求1所述的用于大巷区域的冲击地压卸压方法，其特征在于，在所述顶板岩层(1)内设置所述压裂孔(2)的步骤具体包括：

在煤层(5)内设置硐室(6)，所述硐室(6)位于所述大巷区域(3)在大巷(31)的延伸方向上的一侧，从所述硐室(6)向所述顶板岩层(1)内钻设所述压裂孔(2)，所述压裂孔(2)的至少部分位于所述大巷区域(3)内的巷间煤柱的上方。

3.根据权利要求2所述的用于大巷区域的冲击地压卸压方法，其特征在于，所述压裂孔(2)为水力压裂孔(2)；

通过所述压裂孔(2)向所述顶板岩层(1)施压的步骤包括：

在所述硐室(6)内向所述压裂孔(2)内供入施压水体，所述压裂孔(2)采用分段水力压裂工艺向所述顶板岩层(1)施压。

4.根据权利要求1所述的用于大巷区域的冲击地压卸压方法，其特征在于，在水平投影面内，所述压裂孔(2)的投影沿大巷(31)的延伸方向设置；

所述压裂孔(2)为多个，多个所述压裂孔(2)沿正交于大巷(31)的延伸方向的方向依次设置。

5.根据权利要求1所述的用于大巷区域的冲击地压卸压方法，其特征在于，在所述顶板岩层(1)内设置爆破孔(4)的步骤具体包括：

在煤层(5)内设置卸压措施巷(7)，所述卸压措施巷(7)位于所述大巷区域(3)朝向所述采煤工作面(8)的一侧，从所述卸压措施巷(7)向上钻设所述爆破孔(4)。

6.根据权利要求5所述的用于大巷区域的冲击地压卸压方法，其特征在于，所述爆破孔(4)由所述卸压措施巷(7)向上延伸并沿朝向所述大巷区域(3)的方向倾斜设置。

7.根据权利要求6所述的用于大巷区域的冲击地压卸压方法，其特征在于，所述爆破孔(4)的延伸方向与竖直方向之间的夹角为40°至75°。

8.根据权利要求7所述的用于大巷区域的冲击地压卸压方法，其特征在于，所述爆破孔(4)的延伸方向与竖直方向之间的夹角为40°至50°。

9.根据权利要求6所述的用于大巷区域的冲击地压卸压方法，其特征在于，所述顶板岩层(1)包括由下至上依次排布的泥岩层(11)、第一细砂岩层(12)、粉砂岩层(13)和第二细砂岩层(14)；

所述爆破孔(4)由下至上依次贯穿所述泥岩层(11)、所述第一细砂岩层(12)和所述粉砂岩层(13)，并延伸至所述第二细砂岩层(14)内，所述爆破孔(4)在所述第一细砂岩层(12)、所述粉砂岩层(13)和第二细砂岩层(14)的部分为装药段(41)；

所述压裂孔(2)的至少部分位于所述第二细砂岩层(14)内。

10.根据权利要求5所述的用于大巷区域的冲击地压卸压方法，其特征在于，所述卸压措施巷(7)沿大巷(31)的延伸方向设置，所述爆破孔(4)为多个，多个所述爆破孔(4)沿所述卸压措施巷(7)的延伸方向间隔排布。

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