CN117905465A - 冲击煤层卸压方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及井下巷道工程技术领域，具体涉及一种冲击煤层卸压方法，所述冲击煤层卸压方法包括：确定应力集中区域，对巷道内对应应力集中区域的巷道部分进行大直径钻孔卸压，对巷道内对应应力集中区域的巷道部分进爆破钻孔。本发明的冲击煤层卸压方法，通过大直径钻孔和爆破钻孔相结合，可以对应力集中区域进行卸压，提高卸压的效果。

Description

冲击煤层卸压方法

技术领域

本发明涉及井下巷道工程技术领域，具体涉及一种冲击煤层卸压方法。

背景技术

由于煤层赋存环境特殊，地质构造复杂，顶板坚硬难以垮落，对工作面安全回采有较大威胁，为了破坏坚硬顶板的连续性降低工作面应力集中效应，有利于工作面回采后顶板及时垮落和充填作业。

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冲击煤层卸压方法，通过大直径钻孔和爆破钻孔相结合，可以对应力集中区域进行卸压，提高卸压的效果。

本发明的实施例冲击煤层卸压方法包括：确定应力集中区域；对巷道内对应应力集中区域的巷道部分进行大直径钻孔卸压；对巷道内对应应力集中区域的巷道部分进爆破钻孔。

本发明的实施例的冲击煤层卸压方法，通过大直径钻孔和爆破钻孔相结合，可以对应力集中区域进行卸压，提高卸压的效果。

在一些实施例中，在巷道内布置拾震器和应力计，拾震器之间的间距为20～30m，应力计之间的间距为20～30m，对巷道周围的岩层进行应力监测和震动监测，对煤层对应地面区域进行监测，确定应力集中区域。

在一些实施例中，根据预设的应力监测范围将应力集中区域判定为低应力集中区域或高应力集中区域，

当应力集中区域为高应力集中区域时，在工作面的开采方向上，大直径钻孔之间的间距为0.8～0.9m，钻孔深度为35m～50m，

当应力集中区域为低应力集中区域时，在工作面的开采方向上，大直径钻孔之间的间距为1.6～1.8m，钻孔深度为25m～35m。

在一些实施例中，当工作面面长为大于等于450m时，应力集中区域为低应力集中区域时，设置大直径钻孔深度为25m～30m，当工作面长小于450m时，设置大直径钻孔深度为30m～35m，

当工作面面长为大于等于450m时，应力集中区域为高应力集中区域时，设置大直径钻孔深度为35m～40m，当工作面长小于450m时，设置大直径钻孔深度为40m～50m。

在一些实施例中，爆破钻孔的延伸方向与大直径钻孔的延伸方向之间具有预设夹角A，A满足0°≤A≤60°，炸药布置在爆破钻孔远离巷道的一端。

在一些实施例中，当工作面面长为大于等于450m时，应力集中区域为高应力集中区域时，设置爆破钻孔深度为35m～40m，炸药用量大于30kg，当工作面长小于450m时，设置大直径钻孔深度为25m～30m，炸药用量大于35kg。

在一些实施例中，当工作面面长为大于等于450m时，应力集中区域为高应力集中区域时，设置炸药在爆破钻孔内长度为12m～15m。

在一些实施例中，大直径钻孔的孔径为76mm～80mm。

在一些实施例中，对高应力集中区域爆破后，对爆破前应力集中区域对应的采空区部分进行充填处理。

在一些实施例中，监测爆破后巷道的高度和宽度，对爆破地点前后20m瓦斯浓度进行监测，撤除警戒后对爆破孔钻孔进行封孔。

附图说明

图1是本发明的实施例冲击煤层卸压方法示意图。

图2是本发明的实施例大直径钻孔和爆破钻孔的示意图。

图3是本发明的实施例应力计和拾震器方法示意图。

附图标记：

巷道1，运输巷道11，回风巷道12，

爆破钻孔2，顶板爆破钻孔21，巷道侧壁面爆破钻孔22，

大直径钻孔3，巷道侧壁面大直径钻孔31，底板大直径钻孔21，

工作面4，应力计5，拾震器6，炸药7，采空区8，底板9，顶板10。

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。

本发明的实施例冲击煤层卸压方法包括：确定应力集中区域；对巷道1内对应应力集中区域的巷道1部分进行大直径钻孔3卸压；对巷道1内对应应力集中区域的巷道1部分进爆破钻孔。

具体地，如图1至图3所示，工作面4为回采工作面4，即后退式开采，提前掘出运输巷道11和回风巷道12，工作面4切眼的前进方向，即开采方向300m外进行应力和震动的监测，爆破钻孔即为对高应力区域对应的巷道部分进行钻孔，在爆破钻孔内安装炸药，然后爆破以进行卸压。

进而提前对煤层周围岩层的应力进行监测，确定应力集中区域，避免开采时发生事故，

对应力集中区域的巷道1部分进行大直径钻孔3卸压，即从巷道1内向应力集中区域的方向进行大直径钻孔3，大直径钻孔3卸压将煤体利用分割成无数个半独立的单元，达到了应力集中区域的分解，以降低应力区域的面积，降低开采工作面4上方应力区域的面积大小，

同时对巷道1内应力集中区域的巷道1部进行钻孔，即从巷道1内向应力集中区域的方向进行钻孔，并在钻孔的末端安装炸药7以进行爆破钻孔2。

待采煤结束后，对应力集中区域的采空区8进行充填或者煤柱支撑，煤柱采用矩阵布置，并在临近回风巷道12和运输巷道11的采空区8增加煤柱的数量。

本发明的实施例冲击煤层卸压方法，采用大直径钻孔3卸压和爆破钻孔2卸压相结合的方向对应力集中区域进行钻孔，待大直径钻孔3结束后采用爆破钻孔2以增加卸压区域的大小，提高卸压效果，无需多轮施工，降低了职工劳动强度，减少多层次、多轮施工难题，提高了作业效率，规避了安全风险，提高了采煤的安全性，降低采煤成本。

在一些实施例中，在巷道1内布置拾震器6和应力计5，拾震器6之间的间距为20～30m，应力计5之间的间距为20～30m，对巷道1周围的岩层进行应力监测和震动监测，对煤层对应地面区域进行监测，确定应力集中区域。

具体地，如图1至图3所示，在巷道1内布置拾震器6和应力计5，拾震器6的数量可以为多个，多个拾震器6在巷道1的延伸方向间隔布置，如图所示，在水平面上，拾震器6在运输巷道11和回风巷道12内沿前后方向间隔布置，在上下方向上，即重力方向，拾震器6在上下方向上间隔板布置，例如，在回风巷道12和运输巷道11内沿上下方向间隔布置，拾震器6在上下方向上的布置数量为三个，即巷道1上方布置一个，巷道1下方布置一个，巷道1上方和下方之间布置一个，

同理，应力计5的数量可以为多个，多个应力计5在巷道1的延伸方向间隔布置，即工作面的开采方向，本申请中指的是回采方向，即从前到后，如图所示，在水平面上，应力计5在运输巷道11和回风巷道12内沿前后方向间隔布置，在上下方向上，即重力方向，应力计5在上下方向上间隔板布置，例如，在回风巷道12和运输巷道11内沿上下方向间隔布置，应力计5在上下方向上的布置数量为三个，即巷道1上方布置一个，巷道1下方布置一个，巷道1上方和下方之间布置一个，

钻孔应力计5初始油压为8MPa，当压力自降小于6.4MPa时进行补液，确保应力监测的稳定性。

可以理解的是，在非应力集中区域，应力计5和拾震器6在前后方向上的间距为30m，进而可以尽可能地减少应力计5和拾震器6的使用,在保证应力和震动监测的同时，减少应力计5和拾震器6的数量，进而降低成本。

在应力集中区域，可以根据应力集中的大小来进行设置应力计5之间的间距，以及根据应力集中的大小来进行设置应力计5之间的间距，例如，在巷道内待开采区域设置一个应力计5，当应力达到预警应力范围时，将多个应力计5之间的间距设置为20m，将拾震器6之间的间距设置为20m。

在巷道1上方的地面布置地震监测仪，对下方的巷道1区域进行监测，从而对巷道1应急集中区域在上下方向上进行确定，确认上下方向上应力集中区域后，在巷道1内设置应力计5和拾震器6对工作面4周围的应力集中区域进行监测，进而在前后方向和左右方向确认应力集中区域，即在水平区域确定应力集中区域，

可以理解的是，应力计5还可以对上下方向上的应力进行再次确认，例如，地震监测仪的监测范围为1000m，而应力计5的监测范围为40m，通过地震监测仪大致确认应力集中区域的大致位置，然后通过应力计5确认应力集中区域的上下和水平方向上的位置，同时通过拾震器6对应力集中区域进行确认，进而确定应力集中区域，

然后在对应力集中区域所对应的巷道1内进行大直径钻孔3卸压及爆破钻孔2，例如，大直径钻孔3卸压可以在水平方向上，爆破钻孔2在上下方向上，爆破钻孔2可以向下倾斜，或者爆破钻孔2可以向上倾斜，进而通过大直径钻孔3和爆破钻孔2进行应急集中区域的卸压，进而在巷道1周围进行大直径钻孔3及爆破钻孔2以形成卸压区域。

例如，当应力集中区域与巷道1处于同一水平面时，此时大直径钻孔3将压钻孔将煤体利用分割成无数个半独立的单元，达到了应力集中区域的分解，降低了应力集中区域的面积，改变岩层或煤层的应力走向，然后向下进行爆破钻孔2，进一步地扩大施工的面积，进而对应力集中区域进行卸压。

进一步地，在确定应力集中区域后，可以对应巷道1部分进行大直径钻孔3，底板9的大直径钻孔3的数量可以多个，多个底板大直径钻孔21的方向可以不同，例如，多个底板大直径钻孔21在巷道1底面的周向上间隔布置以降低应力集中。巷道1侧壁面，即巷道1上下方向延伸的壁面采用大直径钻孔3和爆破钻孔2，通过巷道侧壁面大直径钻孔31和巷道侧壁面爆破钻孔22对煤层和岩层进行扰动，进而进行卸压。爆破钻孔2的末端均安装有炸药7以对煤层或岩层进行扰动。

进一步地，还可以对巷道1顶板10进行爆破钻孔2，即设置顶板爆破钻孔21，进而对巷道1周围的煤层或岩层进行扰动，进行卸压，

本发明的实施例冲击煤层卸压方法，采用地震监测仪、应力计5和拾震器6应力集中区域进行定位和确认，进而对应力集中区域进行大直径钻孔3和爆破钻孔2以增加卸压区域的大小，提高卸压效果，且无需多轮施工，降低了职工劳动强度，减少多层次、多轮施工难题，提高了作业效率，规避了安全风险，提高了采煤的安全性，降低采煤成本。

在一些实施例中，根据预设的应力监测范围将应力集中区域判定为低应力集中区域或高应力集中区域，

当应力集中区域为高应力集中区域时，在工作面4的开采方向上，大直径钻孔3之间的间距为0.8～0.9m，钻孔深度为35m～50m，

当应力集中区域为低应力集中区域时，在工作面4的开采方向上，大直径钻孔3之间的间距为1.6～1.8m，钻孔深度为25m～35m。

具体地，如图1至图3所示，根据监测到的应力大小对应力集中区域判定为低应力集中区域和高应力集中区域，例如，煤矿冲击地压防治监管监察指导手册(试行)中提到的高应力区域和低应力区域。

工作面4的开采方向为前后方向，本申请中的工作面4采用后退式开采，当然也可以为前进式开采。

当应力集中区域为高应力集中区域时，在工作面4的开采方向上，大直径钻孔3之间的间距为0.8～0.9m，大直径钻孔3之间的间距可以为0.8m、0.81m、0.82m、0.83m、0.84m、0.85m、0.89m、0.9m。增加钻孔的数量，进而提高卸压效果，进而在高应力集中区域进行钻孔，以将高应力集中区域的煤层或者岩层进行切割，达到了应力集中区域的分解，

钻孔深度为35m～50m，钻孔深度可以为35m、36m、40m、42m、43m、45m、50m，进而根据实际情况进行钻孔深度的调整，降低劳动强度和钻孔成本。即根据实际情况进行钻孔深度的调整，降低劳动强度和钻孔成本。

当应力集中区域为低应力集中区域时，在工作面4的开采方向上，大直径钻孔3之间的间距为1.6～1.8m，钻孔深度为25m～35m。

大直径钻孔3之间的间距为1.6～1.8m，大直径钻孔3之间的间距可以为1.61m、1.62m、1.63m、1.65m、1.74m、1.75m、1.79m、1.80m。增加钻孔的数量，进而提高卸压效果，进而在低应力集中区域进行钻孔，以将低应力集中区域的煤层或者岩层进行切割，达到了应力集中区域的分解，相比于高应力集中区域，大直径钻孔3的数量降低，在保证卸压效果的同时，降低钻孔的成本和劳动强度。

钻孔深度为25m～35m，钻孔深度可以为25m、26m、30m、32m、33m、35m，进而根据实际情况进行钻孔深度的调整，降低劳动强度和钻孔成本。

本发明的实施例冲击煤层卸压方法，根据应力集中区域为高应力集中区域或低应力集中区域进行大直径钻孔3间距的调整，根据应力集中区域实际情况进行钻孔深度的调整，降低劳动强度和钻孔成本，降低采煤成本。

在一些实施例中，当工作面4面长为大于等于450m时，应力集中区域为低应力集中区域时，设置大直径钻孔3深度为25m～30m，当工作面4长小于450m时，设置大直径钻孔3深度为30m～35m，

当工作面4面长为大于等于450m时，应力集中区域为高应力集中区域时，设置大直径钻孔3深度为35m～40m，当工作面4长小于450m时，设置大直径钻孔3深度为40m～50m。

具体地，如图1至图3所示，当工作面4面长大于等于450m时，应力集中区域为低应力集中区域时，设置大直径钻孔3深度为25m～30m，相比与将钻孔深度设置30m～35m，将大直径钻孔3深度为25m～30m，可以对煤层或岩层钻孔卸压的同时，降低对岩层和煤层的扰动，避免过度扰动，无需对煤层或岩层进行深度钻孔，降低钻孔的深度以降低钻孔成本，进一步地，当应力集中区域为低应力集中区域时，无需在运输巷道11和回风巷道12内进行爆破钻孔2，进一步地降低卸压成本。

当工作面4长小于450m时，应力集中区域为低应力集中区域时，设置大直径钻孔3深度为30m～35m，对岩层和煤层的进行切割以降低应力集中区域的大小，避免过度扰动同时，对煤层或岩层进行深度钻孔以将应力集中区域的分解，相比与钻孔深度为25m～30m，将大直径钻孔3深度为30m～35m，可以提高对煤层或岩层钻孔卸压的面积和效果，进一步地，当应力集中区域为低应力集中区域时，无需在运输巷道11和回风巷道12内进行爆破钻孔2，进一步地降低卸压成本。

当工作面4面长为大于等于450m时，应力集中区域为高应力集中区域时，设置大直径钻孔3深度为35m～40m，当工作面4长小于450m时，设置大直径钻孔3深度为40m～50m。

当工作面4面长为大于等于450m时，应力集中区域为高应力集中区域时，设置大直径钻孔3深度为35m～40m，相比与将钻孔深度设置40m～50m，将大直径钻孔3深度为35m～40m，可以对煤层或岩层钻孔卸压的同时，降低对岩层和煤层的扰动，避免过度扰动，无需对煤层或岩层进行深度钻孔，降低钻孔的深度以降低钻孔成本，提高钻孔的安全性和降低采煤成本。

当工作面4长小于450m时，应力集中区域为高应力集中区域时，设置大直径钻孔3深度为40m～50m，对岩层和煤层的进行切割以降低应力集中区域的大小，避免过度扰动同时，对煤层或岩层进行深度钻孔以将应力集中区域的分解，相比与钻孔深度为35m～40m，将大直径钻孔3深度为40m～50m，可以提高对煤层或岩层钻孔卸压的面积和效果，降低钻孔的深度以降低钻孔成本，提高钻孔的安全性和降低采煤成本。

进一步地，爆破钻孔2的延伸方向与大直径钻孔3的延伸方向之间具有预设夹角A，A满足0°≤A≤60°，炸药7布置在爆破钻孔2远离巷道1的一端。进而扩大钻孔卸压的区域面积，增加卸压效果。例如，在低应力集中区域，A满足0°≤A≤30°，在高应力集中区域，A满足30°≤A≤60°，进而根据不同应力集中区域进行爆破钻孔2作业。

在一些实施例中，当工作面4面长为大于等于450m时，应力集中区域为高应力集中区域时，设置爆破钻孔2深度为35m～40m，炸药7用量大于30kg，当工作面4长小于450m时，设置爆破钻孔2深度为25m～30m，炸药7用量大于35kg。高应力集中区域时，可以根据实际工作面4的面长来设置炸药7量和爆破钻孔2深度，例如，应力集中区域为高应力集中区域时，设置爆破钻孔2深度为35m～40m，炸药7用量大于30kg，此时在对应力集中区域卸压的同时，避免对应力集中区域进行过度的扰动，提高卸压的效果和安全性。

当工作面4长小于450m时，设置爆破钻孔2深度为25m～30m，炸药7用量大于35kg。此时将爆破钻孔2深度设置的比35m～40m大，进而在煤层或岩层更远处对应力集中区域进行卸压，进而将应力集中区域进行卸压，提高采煤的稳定性和安全性。

进一步地，当工作面4面长为大于等于450m时，应力集中区域为高应力集中区域时，设置炸药7在爆破钻孔2内长度为12m～15m，控制爆破时的范围，提高卸压时的稳定性和安全性。

进一步地，大直径钻孔3的孔径为76mm～80mm。进而保证对钻孔区域扰动卸压的同时，提高卸压效果。

在一些实施例中，对高应力集中区域爆破后，对爆破前应力集中区域对应的采空区8部分进行充填处理。进一步地，对低应力集中区域爆破后，对爆破前应力集中区域对应的采空区8部分进行充填处理，可以在采空区8设置支撑柱以支撑巷道1，支撑柱的数量可以为多个，支撑柱对巷道1上方顶板10进行支撑，提高采煤的稳定性。支撑柱可以为水泥和矸石等混合物浇灌。

进一步地，监测爆破后巷道1的高度和宽度，对爆破地点前后20m瓦斯浓度进行监测，撤除警戒后对爆破孔钻孔进行封孔。即爆破钻孔2位于巷道1内地点前后20m的瓦斯浓度进行监测，待监测无异常后，撤除警戒，对爆破孔进行封孔作业，提高卸压时的稳定性和安全性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，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，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，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，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种冲击煤层卸压方法，其特征在于，包括：

确定应力集中区域；

对巷道内对应应力集中区域的巷道部分进行大直径钻孔卸压；

对巷道内对应应力集中区域的巷道部分进爆破钻孔。

2.根据权利要求1所述的冲击煤层卸压方法，其特征在于，在巷道内布置拾震器和应力计，拾震器之间的间距为20～30m，应力计之间的间距为20～30m，对巷道周围的岩层进行应力监测和震动监测，对煤层对应地面区域进行监测，确定应力集中区域。

3.根据权利要求1所述的冲击煤层卸压方法，其特征在于，根据预设的应力监测范围将应力集中区域判定为低应力集中区域或高应力集中区域，

当应力集中区域为高应力集中区域时，在工作面的开采方向上，大直径钻孔之间的间距为0.8～0.9m，钻孔深度为35m～50m，

当应力集中区域为低应力集中区域时，在工作面的开采方向上，大直径钻孔之间的间距为1.6～1.8m，钻孔深度为25m～35m。

4.根据权利要求3所述的冲击煤层卸压方法，其特征在于，

当工作面面长为大于等于450m时，应力集中区域为低应力集中区域时，设置大直径钻孔深度为25m～30m，当工作面长小于450m时，设置大直径钻孔深度为30m～35m，

当工作面面长为大于等于450m时，应力集中区域为高应力集中区域时，设置大直径钻孔深度为35m～40m，当工作面长小于450m时，设置大直径钻孔深度为40m～50m。

5.根据权利要求3所述的冲击煤层卸压方法，其特征在于，爆破钻孔的延伸方向与大直径钻孔的延伸方向之间具有预设夹角A，A满足0°≤A≤60°，炸药布置在爆破钻孔远离巷道的一端。

6.根据权利要求3所述的冲击煤层卸压方法，其特征在于，

当工作面面长为大于等于450m时，应力集中区域为高应力集中区域时，设置爆破钻孔深度为35m～40m，炸药用量大于30kg，当工作面长小于450m时，设置大直径钻孔深度为25m～30m，炸药用量大于35kg。

7.根据权利要求3所述的冲击煤层卸压方法，其特征在于，

当工作面面长为大于等于450m时，应力集中区域为高应力集中区域时，设置炸药在爆破钻孔内长度为12m～15m。

8.根据权利要求3所述的冲击煤层卸压方法，其特征在于，大直径钻孔的孔径为76mm～80mm。

9.根据权利要求4所述的冲击煤层卸压方法，其特征在于，对高应力集中区域爆破后，对爆破前应力集中区域对应的采空区部分进行充填处理。

10.根据权利要求9所述的冲击煤层卸压方法，其特征在于，监测爆破后巷道的高度和宽度，对爆破地点前后20m瓦斯浓度进行监测，撤除警戒后对爆破孔钻孔进行封孔。