[發(fā)明專利]一種沖擊地壓的解危方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710332241.X
• 申請(qǐng)日: 2017-05-12
• 公開（公告）號(hào): CN107013214B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙志強(qiáng);馬念杰;魚琪偉;高旭;吳崢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)
• 主分類號(hào): E21C41/18
• 分類號(hào): E21C41/18
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

1.一種沖擊地壓的解危方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，解危空間的綜合分析

結(jié)合具體施工礦井的基本條件，綜合分析解危空間的煤層地質(zhì)賦存條件及地應(yīng)力分布特征、煤層及圍巖物理力學(xué)參數(shù)、估算工作面前方支承壓力峰值、分析施工經(jīng)濟(jì)成本和施工技術(shù)條件；

步驟2，確定大直徑鉆孔參數(shù)

根據(jù)對(duì)解危空間的綜合分析，考慮大直徑鉆孔在雙向不等壓應(yīng)力場(chǎng)下，根據(jù)開采煤層的煤層厚度，確定大直徑鉆孔周圍塑性區(qū)最大邊界R，根據(jù)大直徑鉆孔周圍塑性區(qū)最大邊界R和大直徑鉆孔的半徑r的數(shù)學(xué)定量關(guān)系，設(shè)計(jì)大直徑鉆孔的半徑r；

步驟3，根據(jù)解危空間，設(shè)置大直徑鉆孔

根據(jù)解危空間的不同，設(shè)置大直徑鉆孔，其中，解危空間分別為：采煤工作面和回采巷道；

(1)在解危采煤工作面時(shí)，在采煤工作面的前方煤體中，平行于采煤工作面煤壁，設(shè)置有n個(gè)直徑為2r大直徑鉆孔，大直徑鉆孔的垂直高度為采煤工作面巷高的一半；其中，n為正整數(shù)，n≥3；

所述的大直徑鉆孔為通孔時(shí)，設(shè)置在采煤工作面的前方煤體中，距離采煤工作面煤壁最近的大直徑鉆孔為第一鉆孔，后續(xù)依次為第二鉆孔、第三鉆孔……，第一鉆孔距采煤工作面煤壁水平距離為R，各個(gè)鉆孔之間的水平距離為R；

所述的大直徑鉆孔為非通孔時(shí)，設(shè)置在采煤工作面的前方煤體兩側(cè)，距離采煤工作面煤壁最近的大直徑鉆孔為第一鉆孔，后續(xù)依次為第二鉆孔、第三鉆孔……，第一鉆孔距采煤工作面煤壁水平距離為R，各個(gè)鉆孔之間的水平距離為R；奇數(shù)鉆孔設(shè)置在采煤工作面的前方煤體的一側(cè)，偶數(shù)鉆孔設(shè)置在采煤工作面的前方煤體的另一側(cè)，同一側(cè)的鉆孔的水平距離為2R；

(2)在解危回采巷道時(shí)，在回采巷道正煤幫側(cè)的煤體中，平行于回采巷道正煤幫設(shè)置有一個(gè)直徑為2r大直徑鉆孔，鉆孔垂直高度為回采巷道高度的一半，距回采巷道的正煤幫距離D由巷道圍巖塑性區(qū)范圍L和大直徑鉆孔周圍塑性區(qū)最大邊界R共同確定。

2.如權(quán)利要求1所述的沖擊地壓的解危方法，其特征在于，所述的步驟1中，所述的工作面前方支撐壓力峰值，其峰值位置在采煤工作面前方5～20m，峰值大小采用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行估算。

3.如權(quán)利要求1所述的沖擊地壓的解危方法，其特征在于，所述的步驟2中，所述的大直徑鉆孔的半徑r的確定方法為：根據(jù)開采煤層的煤層厚度確定R，R為開采煤層的煤層厚度的一半，根據(jù)大直徑鉆孔的埋深H、大直徑鉆孔圍巖容重γ、大直徑鉆孔圍壓比值η、大直徑鉆孔圍巖內(nèi)聚力C和內(nèi)摩擦角得出大直徑鉆孔半徑r與大直徑鉆孔周圍塑性區(qū)最大邊界R之間的數(shù)學(xué)定量關(guān)系式，根據(jù)數(shù)學(xué)定量關(guān)系式求出r；所述的數(shù)學(xué)定量關(guān)系式如公式(1)、(2)所示：

當(dāng)且R≥5r時(shí)，

當(dāng)且R≥5r，

其中，公式中，η為大直徑鉆孔圍壓比值，R為大直徑鉆孔周圍塑性區(qū)最大邊界，r為大直徑鉆孔半徑，為內(nèi)摩擦角，C為大直徑鉆孔圍巖內(nèi)聚力，σ₃為最小圍壓，具體為垂直應(yīng)力和水平應(yīng)力中較小的值；其中，垂直應(yīng)力通過(guò)大直徑鉆孔的埋深H與大直徑鉆孔圍巖容重γ得出。

4.如權(quán)利要求1所述的沖擊地壓的解危方法，其特征在于，所述的步驟3(1)中，所述的采煤工作面為長(zhǎng)直工作面。

5.如權(quán)利要求1所述的沖擊地壓的解危方法，其特征在于，所述的步驟3(1)中，所述的大直徑鉆孔，其深度為采煤工作面長(zhǎng)度的75％～100％。

6.如權(quán)利要求1所述的沖擊地壓的解危方法，其特征在于，所述的步驟3(2)中，所述的大直徑鉆孔，其深度為超前工作面20～40m。

7.如權(quán)利要求1所述的沖擊地壓的解危方法，其特征在于，所述的步驟3(2)中，所述的距回采巷道的正煤幫距離D的確定方法為：D＝L+R。