[發明專利]一種煤巖水壓致裂形成巷道防沖弱結構的方法

在審

• 申請號: 202010138818.5
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111322076A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 高明仕;徐東;賀永亮;俞鑫
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21B7/00;E21B43/26
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯群

本發明公開了一種煤巖水壓致裂形成巷道防沖弱結構的方法，屬安全開采技術領域。在巷道的兩幫的支護層外設置若干水壓致裂鉆孔，在鉆孔內放入封孔器與高壓致裂水管，調試好致裂設備的參數后，對煤巖體進行高壓水致裂。吸收沖擊礦壓釋放的能量，防治沖擊礦壓。有效致裂煤巖體實現煤巖體的弱結構層，吸收沖擊礦壓能量。在有效保護巷道支護層的前提下，有效減弱沖擊礦壓破壞程度，對于沖擊礦壓的防治具有重要意義，而且高壓水致裂煤巖體安全可靠，方便簡單，無污染，在煤礦具有很高的實用價值。

技術領域

本發明涉及煤礦井下巷道掘進與開采安全技術領域，特別是水壓致裂在煤礦井下巷道掘進與工作面實現弱結構應用的一種煤巖水壓致裂形成巷道防沖弱結構層的方法。

背景技術

隨著開采深度的增加，沖擊礦壓礦井數量將會逐漸增多，沖擊礦壓一旦發生，將會對礦井造成巨大的損失，對礦工的的生命造成極大的威脅。沖擊礦壓是在煤礦的開采過程中，由于采動影響使巷道及工作面原有的力學平衡受到破壞，其彈性能發生迅猛釋放的動力現象。嚴重時會波及地面建筑物。因此，沖擊礦壓問題已成為煤礦掘進與開采、威脅礦井安全的一大技術難題。

沖擊礦壓發生次數隨煤層開采深度增加，呈現非線性增長關系，沖擊礦壓防治技術的有效性，直接決定了沖擊礦壓的災害性能否被有效降低。特別是在一些嚴重沖擊礦壓礦井，盡管采取了多種防治技術，還是沒能消除沖擊礦壓這一災害。

大部分煤礦煤層堅硬或者煤層上有完整的堅硬頂板，由于煤巖體的強度大、硬度高，煤巖體完整，容易積聚大量彈性能，影響巷道掘進與工作面的開采，同時對巷道的穩定性也構成威脅。巷道煤巖體一旦突然垮落，大量的彈性能突然釋放，震動強烈，導致煤巖體沖擊礦壓的發生，對附近巷道或工作面也構成了極大的威脅。

水壓致裂技術是一種用于煤炭掘進與開采的新型致裂技術，對于煤礦的安全、高效掘進與開采具有重要意義。應用水壓致裂技術控制堅硬頂板垮落以及在巷道兩幫致裂實現弱結構層，吸收沖擊礦壓能量，實現控制與防治沖擊礦壓，對沖擊礦壓礦井的安全開采、巷道支護和沖擊礦壓防治具有重要意義。

發明內容

技術問題：本發明的目的是要克服現有技術中的不足之處，提供一種煤巖水壓致裂形成巷道防沖弱結構層的方法，基于高壓水致裂煤巖體實現弱結構層，使煤巖體破裂成為弱結構層，吸收沖擊礦壓能量，從而減弱沖擊礦壓能量對巷道兩幫及頂板的威脅，防止沖擊礦壓的發生。

技術方案：本發明的一種煤巖水壓致裂形成巷道防沖弱結構層的方法，包括如下步驟：

a.在巷道沿掘進工作面施工的過程中，間隔距離向煤巖體中打若干水壓致裂鉆孔鉆孔，孔深不小于20m，水壓致裂鉆孔位置根據煤巖性質及礦壓觀測記錄確定，左幫與右幫的水壓致裂鉆孔對稱或不對稱布置；

b.向施工完成的水壓致裂鉆孔孔內放入與水壓致裂鉆孔直徑相同的封孔器，將封孔器連接與壓力水相連的高壓致裂軟管，依次按順序對若干水壓致裂鉆孔實施煤巖體水壓致裂，水壓為50～70MPa，實現煤巖體破裂，使若干個水壓致裂鉆孔產生若干個致裂后弱結構層，實現巷道兩幫煤巖體破裂，從而形成巷道防沖弱結構。

所述的若干水壓致裂鉆孔孔口之間的間隔為5～10m。

所述的若干個水壓致裂鉆孔垂直巷道兩幫打入。

所述的若干水壓致裂鉆孔的鉆孔直徑為70～90mm。

所述的封孔器裝置送至內強小結構支護層外2～3m處。

有益效果：本發明采用吸收沖擊礦壓能量，防治沖擊礦壓的方法，利用高壓水致裂煤巖體，使煤巖體破裂成為弱結構層，吸收沖擊礦壓能量，從而減弱沖擊礦壓能量對巷道兩幫及頂板的威脅，防止沖擊礦壓的發生。不僅安全有效的防治沖擊礦壓，也有利于降低煤礦生產成本。與現有技術相比，具有如下特點：