WO2019148788A1 - 一种主动强化支护与主动卸压防治冲击地压的方法 - Google Patents
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Abstract
一种主动强化支护与主动卸压防治冲击地压的方法，A、采用综合指数法评价冲击倾向性等级：利用综合指数法确定区域为一般危险区及中等危险区；B、采用钻屑法即时预测冲击危险区域及确定卸压钻孔参数：确定一般危险区及中等危险区的钻孔参数；C、根据不同冲击危险性等级，确定大直径卸压钻孔的布置方式后进行钻孔；D、通过巷道支护系统形成"煤壁-锚杆-注浆封孔"的强化支护系统；E、监测强化支护系统的卸压效果：直至达到所需的卸压防冲的效果，同时满足强化支护的性能。本方法在巷道掘进过程中，既能够达到卸压防治冲击地压的效果，又能增强煤壁的完整性，从而起到主动强化支护与主动卸压防治冲击地压的目的。
Description
本发明涉及一种防治冲击地压的方法，具体是一种主动强化支护与主动卸压防治冲击地压的方法。
近年来，煤矿开采深度逐渐加大，冲击地压的现象越来越受到世界各国的关注。为了有效减少冲击地压的发生，目前常用的治理方法有大直径钻孔卸压、煤体卸压爆破、顶板卸压爆破、煤层注水卸压等防冲措施。大直径钻孔卸压是一种主动卸压防治冲击地压的方法。根据“应力三向化转移”原理，大直径钻孔引起巷道深部围岩(即钻孔远端附近围岩)发生结构性破坏，形成一个弱化带，引起巷道周边围岩内的高应力向深部转移，从而使巷道周边附近围岩处于低应力区，当发生冲击时，一方面大直径钻孔的空间能够吸收冲出的煤粉，防止煤体冲出，另一方面卸压区内顶底板的闭合产生“楔形”阻力带，也能够防止煤体冲出导致的灾害。但是在工程实践中发现，采用大直径钻孔卸压虽能产生较好的卸压效果，但是由于大直径钻孔的存在，会影响煤壁的完整性，破坏了煤体的自撑能力，从而加剧了支护的难度，严重影响了煤矿的安全生产。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种主动强化支护与主动卸压防治冲击地压的方法，在巷道掘进过程中，既能够达到卸压防治冲击地压的效果，又能增强煤壁的完整性，从而起到主动强化支护与主动卸压防治冲击地压的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种主动强化支护与主动卸压防治冲击地压的方法，具体步骤为：
A、根据综合指数法评价冲击倾向性等级：
利用综合指数法通过具有冲击危险的采掘工作面周围地质因素和采矿技术因素对冲击矿压的影响程度及冲击矿压危险状态进行等级评定，若冲击危险指数小于0.25，则定义为 无危险区，此时正常进行回采，若冲击危险指数0.25～0.5，则定义为一般危险区，需要采用大直径钻孔卸压，若冲击危险指数0.5～0.75，则定义为中等危险区，需要增强大直径钻孔卸压的密度，若冲击危险指数大于0.75，则定义为一强冲击危险区，此时停止回采作业；
B、采用钻屑法即时预测冲击危险区域及采用的卸压钻孔参数：
在工作面外边压力正常的煤层中打设20个孔，直径42mm，深度6～8m，间距3～5m，钻孔平行于煤层倾斜方向，高度距底板1.0～1.2m，记录其每孔每米煤粉量，然后用加权平均法对其进行处理，以此作为标准煤粉量(正常值)并画出标准煤粉量曲线，标定其煤粉量峰值。然后从工作面煤壁往外巷道两帮每隔3～5m打一钻孔，记录其每孔每米煤粉量，然后和标准煤粉量进行比较，算出其差值，如差值超过正常值1倍以上，则表明该区域已具有冲击危险性，必须对其进行超前卸压；
若步骤A中评价为一般危险区的冲击危险区域，则卸压钻孔参数为钻孔深度不低于10m，钻孔直径不低于110mm，孔间距为4m；
若步骤A中评价为中等危险区的冲击危险区域，则卸压钻孔参数为钻孔深度不低于15m，钻孔直径不低于110mm，孔间距为3m；
C、根据不同冲击危险性等级，确定大直径卸压钻孔的布置方式后进行钻孔：
若冲击危险区域为一般危险区，则卸压钻孔布置方式采用在掘进迎头后方大于50m的范围或冲击危险区域内，每隔2～3m实施一个大直径钻孔，垂直于实体煤帮，沿巷道中线，单排眼布置。大直径钻孔孔径大于110mm、孔深10m。迎头布置两个大直径钻孔，孔深10m；
若冲击危险区域为中等危险区，则卸压钻孔布置方式采用在掘进迎头后方大于50m的范围或冲击危险区域内，每隔1.5m实施一个大直径钻孔，垂直于实体煤帮，按三花眼布置，距离底板0.8～1.5m。大直径钻孔孔径大于110mm、孔深20m。迎头布置两个大直径钻孔，孔深20m；
D、通过巷道支护系统形成“煤壁-锚杆-注浆封孔”的强化支护系统：
在巷道两旁的大直径卸压钻孔中安装中空的注浆锚杆，锚杆长度略大于封孔的长度，然后对其进行注浆封孔加固，封孔长度设置为10m或5m，由于注浆加固后使煤壁保持完整性，同时由于浆液的作用，使钻孔附近煤壁硬化，从而形成“煤壁-锚杆-注浆封孔”的 强化支护系统；
E、监测强化支护系统的卸压效果：
通过步骤B布置的多个钻屑测点进行监测，若强化支护系统的卸压效果未达到降低冲击危险区域等级的效果，则重复一次步骤C继续加大钻孔密度，保证卸压钻孔的卸压效果：待卸压钻孔内部充分破碎后，在卸压钻孔附近完整煤壁处，继续步骤B的钻屑法进行冲击地压的监测，若仍达到未达到降低冲击危险区域等级的效果，重复步骤C至D再次进行钻孔和注浆封孔的方法，直至达到所需的卸压防冲的效果，同时满足强化支护的性能。
与现有技术相比，本发明采用了主动卸压防治冲击地压与主动支护系统的联合，通过对大直径卸压钻孔部分安装注浆锚杆进行注浆封孔的方法，提高了巷道两帮的稳定性，同时保留了大直径卸压钻孔，仍能有效的起到钻孔卸压的效果，因此既能达到主动卸压防治冲击地压的效果，又能完成主动支护的功能，为煤矿安全生产提供保障。
图1是本发明沿巷道掘进方向的平面布设示意图；
图2是本发明沿巷道掘进方向剖面布设示意图；
图3是本发明中大直径卸压钻孔布设方式示意图；
图4是本发明中注浆锚杆封孔注浆的示意图。
下面将对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，本发明的具体步骤为：
A、根据综合指数法评价冲击倾向性等级：
利用综合指数法通过具有冲击危险的采掘工作面周围地质因素和采矿技术因素对冲击矿压的影响程度及冲击矿压危险状态进行等级评定，若冲击危险指数小于0.25，则定义为无危险区，此时正常进行回采，若冲击危险指数0.25～0.5，则定义为一般危险区，需要采用大直径钻孔卸压，若冲击危险指数0.5～0.75，则定义为中等危险区，需要增强大直径钻孔卸压的密度，若冲击危险指数大于0.75，则定义为一强冲击危险区，此时需停止作业。
B、采用钻屑法即时预测冲击危险区域及采用的卸压钻孔参数：
在工作面外边压力正常的煤层中打设20个孔，直径42mm，深度6～8m，间距3～5m，钻孔平行于煤层倾斜方向，高度距底板1.0～1.2m，记录其每孔每米煤粉量，然后用加权平均法对其进行处理，以此作为标准煤粉量(正常值)并画出标准煤粉量曲线，标定其煤粉量峰值。然后从工作面煤壁往外巷道两帮每隔3～5m打一钻孔，记录其每孔每米煤粉量，然后和标准煤粉量进行比较，算出其差值。如及差值超过正常值1倍以上，则表明该区域已具有冲击危险性，必须对其进行超前卸压。
若步骤A中评价为一般危险区的冲击危险区域，则卸压钻孔参数为钻孔深度不低于10m，钻孔直径不低于110mm，孔间距为4m；
若步骤A中评价为中等危险区的冲击危险区域，则卸压钻孔参数为钻孔深度不低于15m，钻孔直径不低于110mm，孔间距为3m；
C、根据不同冲击危险性等级，确定大直径卸压钻孔的布置方式后进行钻孔：
若冲击危险区域为一般危险区，则卸压钻孔布置方式采用在掘进迎头后方大于50m的范围或冲击危险区域内，每隔2～3m实施一个大直径钻孔，垂直于实体煤帮，沿巷道中线，单排眼布置。大直径钻孔孔径大于110mm、孔深10m。迎头布置两个大直径钻孔，孔深10m；
若冲击危险区域为中等危险区，则卸压钻孔布置方式采用在掘进迎头后方大于50m的范围或冲击危险区域内，每隔1.5m实施一个大直径钻孔，垂直于实体煤帮，按三花眼布置，距离底板0.8～1.5m。大直径钻孔孔径大于110mm、孔深20m。迎头布置两个大直径钻孔，孔深20m；
D、通过巷道支护系统形成“煤壁-锚杆-注浆封孔”的强化支护系统：
在巷道两旁的大直径卸压钻孔中安装中空的注浆锚杆，锚杆长度略大于封孔的长度，然后对其进行注浆封孔加固，封孔长度设置为10m或5m，由于注浆加固后使煤壁保持完整性，同时由于浆液的作用，使钻孔附近煤壁硬化，从而形成“煤壁-锚杆-注浆封孔”的强化支护系统；
E、监测强化支护系统的卸压效果：
通过步骤B布置的多个钻屑测点进行监测，若强化支护系统的卸压效果未达到降低冲 击危险区域等级的效果，则重复一次步骤C继续加大钻孔密度，保证卸压钻孔的卸压效果：待卸压钻孔内部充分破碎后，在卸压钻孔附近完整煤壁处，继续步骤B的钻屑法进行冲击地压的监测，若仍达到未达到降低冲击危险区域等级的效果，重复步骤C至D再次进行钻孔和注浆封孔的方法，直至达到所需的卸压防冲的效果，同时满足强化支护的性能。
Claims (1)
- 一种主动强化支护与主动卸压防治冲击地压的方法，其特征在于，具体步骤为：A、采用综合指数法评价冲击倾向性等级：利用综合指数法通过具有冲击危险的采掘工作面周围地质因素和采矿技术因素对冲击矿压的影响程度及冲击矿压危险状态进行等级评定，若冲击危险指数小于0.25，则定义为无危险区，此时正常进行回采无需卸压；若冲击危险指数0.25～0.5，则定义为一般危险区；若冲击危险指数0.5～0.75，则定义为中等危险区；若冲击危险指数大于0.75，则定义为强冲击危险区，此时停止回采工作；B、采用钻屑法即时预测冲击危险区域及确定卸压钻孔参数：在工作面外边压力正常的煤层中打设20个孔，直径42mm，深度6～8m，间距3～5m，钻孔平行于煤层倾斜方向，高度距底板1.0～1.2m，记录其每孔每米煤粉量，然后用加权平均法对其进行处理，以此作为标准煤粉量并画出标准煤粉量曲线，标定其煤粉量峰值，然后从工作面煤壁往外巷道两帮每隔3～5m打一钻孔，记录其每孔每米煤粉量，然后和标准煤粉量进行比较，算出其差值；如差值超过正常值1倍以上，则表明该区域已具有冲击危险性；若步骤A中评价为一般危险区的冲击危险区域，则卸压钻孔参数为钻孔深度不低于10m，钻孔直径不低于110mm，孔间距为4m；若步骤A中评价为中等危险区的冲击危险区域，则卸压钻孔参数为钻孔深度不低于15m，钻孔直径不低于110mm，孔间距为3m；C、根据不同冲击危险性等级，确定大直径卸压钻孔的布置方式后进行钻孔：若冲击危险区域为一般危险区，则卸压钻孔布置方式采用在掘进迎头后方大于50m的范围或冲击危险区域内，每隔2～3m实施一个大直径钻孔，垂直于实体煤帮，沿巷道中线，单排眼布置，大直径钻孔孔径大于110mm、孔深10m。迎头布置两个大直径钻孔，孔深10m；若冲击危险区域为中等危险区，则卸压钻孔布置方式采用在掘进迎头后方大于50m的范围或冲击危险区域内，每隔1.5m实施一个大直径钻孔，垂直于实体煤帮，按三花眼布置，距离底板0.8～1.5m，大直径钻孔孔径大于110mm、孔深20m。迎头布置两个大直径钻孔，孔深20m；D、通过巷道支护系统形成“煤壁-锚杆-注浆封孔”的强化支护系统：在巷道两旁的大直径卸压钻孔中安装中空的注浆锚杆，锚杆长度略大于封孔的长度，然后对其进行注浆封孔加固，封孔长度设置为10m或5m，由于注浆加固后使煤壁保持完整性，同时由于浆液的作用，使钻孔附近煤壁硬化，从而形成“煤壁-锚杆-注浆封孔”的强化支护系统；E、监测强化支护系统的卸压效果：通过步骤B布置的多个钻屑测点进行监测，若强化支护系统的卸压效果未达到降低冲击危险区域等级的效果，则重复一次步骤C继续加大钻孔密度，保证卸压钻孔的卸压效果：待卸压钻孔内部充分破碎后，在卸压钻孔附近完整煤壁处，继续步骤B的钻屑法进行冲击地压的监测，若仍达到未达到降低冲击危险区域等级的效果，重复步骤C至D再次进行钻孔和注浆封孔的方法，直至达到所需的卸压防冲的效果，同时满足强化支护的性能。
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