[發(fā)明專利]一種煤巖反復(fù)鉆孔致裂形成巷道防沖弱結(jié)構(gòu)層的方法

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• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111305848A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高明仕;賀永亮;徐東;俞鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯(lián)群

本發(fā)明公開了一種煤巖反復(fù)鉆孔形成巷道防沖弱結(jié)構(gòu)層的方法，利用鉆機(jī)在指定位置鉆孔，反復(fù)旋轉(zhuǎn)破裂煤巖體，形成巷道防沖弱結(jié)構(gòu)層，吸收沖擊礦壓釋放的能量。本發(fā)明是在巷道兩幫通過鉆孔致裂煤巖體，在鉆孔內(nèi)套入6～12m鋼管，通過鋼管可以反復(fù)多次的對煤巖體進(jìn)行致裂卸壓而不破壞巷道支護(hù)層，同時鋼管6～12m內(nèi)由于多次鉆孔形成弱結(jié)構(gòu)層，吸收沖擊礦壓能量。在有效保護(hù)巷道支護(hù)層的前提下，能有效吸收沖擊礦壓能量，減弱沖擊礦壓對巷道的破壞程度，對于沖擊礦壓的防治具有重要意義，而且反復(fù)鉆孔是一種簡單有效的致裂煤巖體的方法，在巷道卸壓中得到十分廣泛的應(yīng)用，在煤礦具有很高的實(shí)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用卸壓孔反復(fù)致裂在煤礦井下巷道實(shí)現(xiàn)弱結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域。尤其是一種適用于煤礦井下巷道掘進(jìn)與開采安全技術(shù)領(lǐng)域中的煤巖卸壓孔致裂形成巷道防沖弱結(jié)構(gòu)層的方法。

背景技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計，我國已有178個礦井發(fā)生過沖擊礦壓(沖擊地壓)，沖擊礦壓不僅發(fā)生在深部礦井，淺部礦井沖擊礦壓事故也逐漸增多，隨著煤炭資源的不斷開采，沖擊礦壓礦井?dāng)?shù)量將會逐漸增多，沖擊礦壓一旦發(fā)生，將會對礦工的生命造成極大的威脅，對礦井造成巨大的損失。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(xué)平衡受到破壞，其彈性能發(fā)生迅猛釋放的動力現(xiàn)象，嚴(yán)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(jìn)與開采、威脅礦井安全的一大技術(shù)難題。

沖擊礦壓發(fā)生次數(shù)隨煤層開采深度增加呈現(xiàn)非線性增長關(guān)系，沖擊礦壓防治技術(shù)的有效性，直接決定了沖擊礦壓的災(zāi)害能否被有效降低。特別是在一些沖擊礦壓嚴(yán)重礦井，盡管采取了多種防治技術(shù)，還是沒能消除沖擊礦壓這一災(zāi)害。

我國的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(qiáng)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(jìn)與工作面的開采，同時對巷道的穩(wěn)定性也構(gòu)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(qiáng)烈，導(dǎo)致煤巖體沖擊礦壓的發(fā)生，對附近巷道或工作面也構(gòu)成了極大的威脅。

利用卸壓鉆孔反復(fù)致裂煤巖體實(shí)現(xiàn)弱結(jié)構(gòu)技術(shù)是一種用于煤礦掘進(jìn)防治沖擊礦壓的新理念，與傳統(tǒng)的防治沖擊礦壓技術(shù)不同。對煤礦的安全、高效掘進(jìn)有重要的意義。卸壓孔卸壓在沖擊礦壓煤礦中應(yīng)用廣泛，通過卸壓孔反復(fù)致裂煤巖體實(shí)現(xiàn)弱結(jié)構(gòu)技術(shù)，吸收沖擊礦壓能量，對沖擊礦壓礦井的安全開采、巷道支護(hù)和沖擊礦壓防治具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種煤巖反復(fù)鉆孔致裂形成巷道防沖弱結(jié)構(gòu)層的方法，基于卸壓孔利用鉆機(jī)反復(fù)致裂煤巖體實(shí)現(xiàn)弱結(jié)構(gòu)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(fā)生。

技術(shù)方案：本發(fā)明的煤巖反復(fù)鉆孔致裂形成巷道防沖弱結(jié)構(gòu)層的方法，包括如下步驟：

a.在巷道沿掘進(jìn)工作面施工的過程中，間隔距離用鉆機(jī)分別在巷道左右兩幫向煤巖體指定位置打若干個卸壓孔，所述煤巖體指定位置根據(jù)煤巖性質(zhì)及礦壓觀測記錄確定，左右兩幫的卸壓鉆孔位置對稱；

b.在巷道左右兩幫施工完成的若干個卸壓鉆孔的孔口段內(nèi)放入與卸壓鉆孔直徑相同鋼管，起到了加固了巷道支護(hù)層的作用，之后，從鋼管內(nèi)向卸壓鉆孔內(nèi)繼續(xù)鉆孔，利用深入巷道左右兩幫卸壓鉆孔內(nèi)的鉆桿對煤巖體進(jìn)行致裂，形成巷道兩幫的防沖弱結(jié)構(gòu)層；

c.當(dāng)巷道兩幫的防沖弱結(jié)構(gòu)在煤巖體壓力作用下壓實(shí)后，再次從鋼管內(nèi)向卸壓鉆孔內(nèi)鉆進(jìn)，再次對巷道左右兩幫的煤巖體進(jìn)行致裂，根據(jù)巷道兩幫防沖弱結(jié)構(gòu)壓實(shí)情況，重復(fù)對巷道左右兩幫的煤巖體致裂多次，在此過程中，由巷道左右兩幫排列的多個鋼管加固的巷道支護(hù)層不會在卸壓鉆孔作用下使煤巖體松動圈擴(kuò)大。

所述的若干卸壓孔孔口之間的間隔距離為0.8～3m。

所述的若干個卸壓孔垂直巷道兩幫打入。

所述的若干卸壓孔的鉆孔直徑為90～130mm，孔深不小于20m。