[發明專利]一種堅硬頂板型沖擊地壓的立體式防治方法

無效

• 申請號: 201410179358.5
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN104005765A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 陸菜平;劉廣建;劉洋;左源耀
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21C41/16
• 分類號: E21C41/16
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 華德明

技術領域

本發明涉及一種堅硬頂板型沖擊地壓的立體式防治方法，屬于礦井防護技術領域。?

背景技術

隨著我國煤炭資源的大量開采，淺部煤炭資源已經趨于枯竭，深部煤炭資源是我國21世紀主體能源的戰略保障，資源按深度分布，1000m以下的煤炭儲量2.5萬億噸，約占總儲量的53％，但是隨著開采深度的增加，煤礦動力災害——沖擊地壓頻度和強度明顯增加。據資料統計，我國沖擊地壓礦井數目急劇增多，遍布各大采煤礦區。沖擊地壓已成為制約煤礦安全高效生產的主要災害之一。沖擊地壓是采掘空間周圍煤巖體中聚集的能量突然大量釋放，快速破壞煤巖體，并產生劇烈震動，造成人員傷亡和采掘空間嚴重破壞的煤礦動力災害，由高應力、動載擾動組合誘發。堅硬頂板型沖擊地壓發生的誘因是“動載”與“靜載”的相互疊加，綜合應力水平超過沖擊地壓發生的最小載荷。“靜載”來自于“地壓”和“支承壓力”，“動載”來自于“頂板來壓”和“外界震源”。沖擊地壓以強烈聲響(震動)、空氣沖擊波(風流)、煤巖的拋射、具有較強的破壞性、甚至產生地表震動為特點。沖擊地壓甚至能引起煤巖層和采空區中的瓦斯大量涌出，引發瓦斯爆炸事故，還能引發水災、火災等，尤其是堅硬頂板型沖擊地壓造成的災害較大。因此，對沖擊地壓的預防已經迫在眉睫。針對堅硬頂板型沖擊地壓，傳統的防治方法有煤層注水，頂板水力致裂等，這些方法有一定的效果，但是卸壓措施單一、方法不系統、卸壓效果不明顯、有一定局限性等缺點突出。?

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種堅硬頂板型沖擊地壓的立體式防治方法，采用多種卸壓方式相相互互補，從而對煤巖體進行充分卸壓，降低沖擊地壓發生的可能性。?

為了實現上述目的，本發明的具體步驟是：?

(1)減震：對高位關鍵層頂板進行卸壓爆破，切斷高位關鍵層頂板，減小其垮落步距；?

(2)吸能：采用卸壓爆破法、定向水力裂縫法或定向爆破裂縫法對煤層上覆老頂進行卸壓，減小其垮落步距；?

(3)降沖：采用煤層注水法、大直徑鉆孔卸壓法或卸壓爆破法對煤體進行卸壓；?

(4)效果檢驗：利用微震系統檢驗步驟(1)的卸壓效果，利用電磁輻射和聲發射系統檢驗步驟(2)的卸壓效果，利用鉆屑法和常規礦壓觀測檢驗步驟(3)的卸壓效果；若卸壓效果未達到所需的效果，則重復相應的步驟，直至達到所需的卸壓效果。?

沖擊地壓的發生機理：?

靜載與動載結合誘發沖擊地壓：?

σ_j+σ_d≥σ_bmin

σ_j-靜載荷,來自于地壓、支承壓力?

σ_d-動載荷,來自于頂板來壓、礦震?

σ_bmin-誘發沖擊的最小載荷?

與現有技術相比，本發明采用立體式卸壓方法，通過減震、吸能和降沖，并采用多種卸壓方法相互補充，系統全面的對煤巖體進行充分卸壓，降低了沖擊地壓發生的可能性。?

附圖說明

圖1是本發明中殘余震動波的振動速度—時間曲線圖；?

圖2是本發明中沖擊能指數和單軸抗壓強度之間的關系圖。?

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。?

本發明的具體步驟是(1)減震；(2)吸能；(3)降沖：?

(1)所述的減震原理：煤層內的彈性能可由體變彈性能U_v、形變彈性能U_f和頂板彎曲彈性能U_w3個部分組成，即：?

U＝U_v+U_f+U_w???(1)?

其中頂板彎曲彈性能U_w為：?

式中：?

M—煤壁上方頂板巖層的彎矩；?

—頂板巖層彎曲下沉的轉角。?

由此，相應地可得頂板初次垮落期間的彎曲彈性能為：?