[發(fā)明專利]一種煤礦沖擊地壓治理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010175913.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111411962A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳衛(wèi)軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳衛(wèi)軍
• 主分類號(hào): E21C41/18
• 分類號(hào): E21C41/18;E21D20/00;E21D9/00;E21D11/10;E21F16/02;E21F15/08
• 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: 李悅聲

本發(fā)明公開(kāi)一種煤礦無(wú)煤柱開(kāi)采治理沖擊地壓方法，尤其適用于煤礦工程技術(shù)領(lǐng)域。在工作面回采過(guò)程中沿回采巷道非回采一側(cè)澆筑混凝土，自切眼開(kāi)始隨著回采一直施工至停采線，形成一道砼墻，待采空區(qū)礦壓穩(wěn)定后，自切眼開(kāi)始在未采區(qū)沿砼墻掘進(jìn)下一工作面回采巷道，砼墻做為巷道一幫，即沿空掘巷。以此沿空掘巷做為下工作面其中一條回采巷道，另外掘一條回采巷道和切眼，形成綜采工作面。其步驟簡(jiǎn)單，使用效果好，既能實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱開(kāi)采徹底治理沖擊地壓，又能提升資源回收率，還能處理一部分矸石，具有廣泛的實(shí)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉一種煤礦沖擊地壓治理方法，尤其適用于存在綜采工作面受二次采動(dòng)影響巷道易發(fā)生沖擊地壓的礦井使用的煤礦沖擊地壓治理方法，屬于煤礦工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著深部煤炭資源的逐步開(kāi)發(fā)，沖擊地壓災(zāi)害日益加劇，已成為嚴(yán)重制約煤礦安全高效開(kāi)采的主要災(zāi)害形式，也成為采礦學(xué)界廣泛關(guān)注并開(kāi)展研究工作的熱點(diǎn)，但目前仍然是世界性難題，迫切需要找到一種切實(shí)有效的治理辦法。

當(dāng)前在鄂爾多斯區(qū)域西部新開(kāi)深埋礦井如石拉烏素、門克慶、紅慶河、葫蘆素等煤礦沖擊地壓災(zāi)害無(wú)一例外地發(fā)生在受二次采動(dòng)影響巷道超前綜采工作面120m以內(nèi)的范圍，主要表現(xiàn)為巷道兩幫、頂板、底板急遽鼓出，支護(hù)破壞，斷面縮小嚴(yán)重，部分不能進(jìn)人，甚至導(dǎo)致工作面通風(fēng)不暢。

長(zhǎng)期以來(lái)，世界各國(guó)學(xué)者都試圖從原理上解釋煤礦沖擊地壓為什么發(fā)生，先后提出了一系列重要的理論來(lái)解釋其發(fā)生機(jī)理，主要有強(qiáng)度理論、剛度理論、能量理論、沖擊傾向性理論、三準(zhǔn)則理論和變形系統(tǒng)失穩(wěn)理論等。這些從不同角度研究了沖擊地壓發(fā)生的條件和機(jī)理，但各個(gè)理論都有其自身的特點(diǎn)和局限性。國(guó)內(nèi)專家在充分借鑒、吸收的基礎(chǔ)上，在1985年由原撫順礦務(wù)局和阜新礦業(yè)學(xué)院組成的沖擊地壓研究組認(rèn)為沖擊地壓過(guò)程是一個(gè)煤巖發(fā)生破裂的力學(xué)過(guò)程，是煤巖局部區(qū)域承受極限載荷，變形局部化，原有微裂隙貫通為宏觀大裂隙，是大裂隙擴(kuò)展失穩(wěn)的結(jié)果。齊慶新等進(jìn)一步提出“三因素”機(jī)理模型，即內(nèi)在因素(煤巖的沖擊傾向性)、力源因素(高度的應(yīng)力集中或高變形能的儲(chǔ)存與外部的動(dòng)態(tài)擾動(dòng))和結(jié)構(gòu)因素(具有軟弱結(jié)構(gòu)面和易于引起突變滑動(dòng)的層狀界面) 是導(dǎo)致沖擊地壓發(fā)生的最主要因素。防治技術(shù)主要可分為3類，第1類為區(qū)域防范方法(包括優(yōu)化開(kāi)拓布置、解放層開(kāi)采、無(wú)煤柱開(kāi)采、煤層注水等)；第2類為主動(dòng)解危法(包括深孔爆破、卸載爆破、水力壓裂、大孔卸壓等)；第3類方法為加強(qiáng)支護(hù)法，依據(jù)巷道圍巖“強(qiáng)弱強(qiáng)”結(jié)構(gòu)，采用主動(dòng)、被動(dòng)支護(hù)相結(jié)合，剛性、柔性支護(hù)相搭配的方式，即增大支護(hù)強(qiáng)度或改善支護(hù)方式提高圍巖抗沖擊能力。

鄂爾多斯地區(qū)自2016年巴彥高勒煤礦率先對(duì)回采工作面采用“切頂卸壓”主動(dòng)解危法治理沖擊地壓起，周邊石拉烏素、門克慶、紅慶河等煤礦都在效仿。到目前各礦首采盤區(qū)都已回采2～3個(gè)工作面，除了首采工作面外，接續(xù)工作面無(wú)不仍存在較嚴(yán)重的沖擊地壓隱患。

遺憾的是，本地區(qū)使用該方法無(wú)一解決問(wèn)題的實(shí)例，卻至今仍然是標(biāo)準(zhǔn)答案。現(xiàn)實(shí)迫使我們必須對(duì)“切頂卸壓”治理方法從根本上進(jìn)行深刻反思并重新評(píng)估。

沖擊地壓“切頂卸壓”治理方法的理論基礎(chǔ)在于①將應(yīng)力轉(zhuǎn)移至深部，消減臨近巷道區(qū)域的應(yīng)力集中；②形成自巷道壁至深部強(qiáng)-弱-強(qiáng)的圍巖受力結(jié)構(gòu)，從而有利于防沖；③改變巷道圍巖力學(xué)性質(zhì)，使其變軟，從而降低其沖擊傾向性；④在巷道兩幫形成卸壓空間，有利于吸收地壓能量。

這一理論存在先天性不足。煤系地層本身就是層狀結(jié)構(gòu)，其成分及其力學(xué)性質(zhì)極不均勻。巖體是經(jīng)歷漫長(zhǎng)地質(zhì)歷史而形成的，賦存于一定的天然應(yīng)力狀態(tài)和地下水等地質(zhì)環(huán)境中，長(zhǎng)期經(jīng)受復(fù)雜的地質(zhì)建造和改造兩大作用，產(chǎn)生了各種不同類型和規(guī)模的結(jié)構(gòu)面，如斷層、節(jié)理、層理、片理、裂隙等。受這些結(jié)構(gòu)面交切，形成了一種獨(dú)特的割裂結(jié)構(gòu)[15]。巖體受壓能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于受拉能力，一般達(dá)10倍。深部巖體在采動(dòng)影響之前處于三向應(yīng)力狀態(tài)，其內(nèi)部則表現(xiàn)為壓應(yīng)力(至今未實(shí)測(cè)得拉應(yīng)力)。巖體破壞的前提條件是先形成空間，以便于受壓轉(zhuǎn)化為受拉或剪[16]。