[發明專利]一種窗口強破壞法判斷三硬煤層沖擊危險性的方法

在審

• 申請號: 202011504948.2
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112554952A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 潘立友;陳建強;周脈來;畢強;陳理強
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 青島致嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 37236
• 代理人: 高維波

本發明公開了一種窗口強破壞法判斷三硬煤層沖擊危險性的方法，包括如下步驟：步驟一、危險區域確定：根據煤層具體條件，特別是厚而硬的特征，結合沖擊地壓危險性評價結果，依據具體監測數據，確定危險區域；步驟二、人為窗口強破壞介入技術：對于三硬煤層采場，特別是頂板厚而硬的采場，需要人為強破壞介入，等距離硐室斷頂，打破頂板局部完整性，造成能量在強破壞區預先暴露式釋放，起到預警效應；步驟三、在硐室口外進行頂板動態監測，監測頂板斷裂信息，同時監測該區域微震分布與能量變化，當頂板下沉突變、微震能量突變時視為危險。

技術領域

本發明屬于煤礦開采技術領域，具體為一種窗口強破壞法判斷三硬煤層沖擊危險性的方法。

背景技術

堅硬頂板型沖擊地壓是難以預測與防控的災害，且該類災害在煤礦占據較大比重，其危險性普遍較高。對于煤層、頂板、底板均為堅硬巖層（三硬煤層）的采場，其沖擊危險會急劇增大，屬于最難防控的沖擊災害之一。這種類型沖擊地壓主要是因為頂板斷裂運動驅動煤體壓縮造成能量釋放所致的，三硬煤層的最大特點是脆性破壞明顯，厚度大的堅硬頂板作為力源存在于煤層之上，作用力持續性強，底板作為基礎限制運動性強，煤層被強夾持作用，這種情況下的煤層往往具有高均質性，硬而厚的煤巖層結構，往往出現主震型的沖擊破壞特征，導致沖擊地壓危險性預測極其困難。

目前，該類沖擊地壓危險性預測跟一般工作面基本一致，主要包括微震、鉆屑法、電磁輻射、應力在線、礦壓觀測等，其針對性、可靠性較差。三硬煤層采場沖擊地壓信息量較少，預測方法單一、不可靠是難以防范的主要因素。由于堅硬頂板會造成大面積懸頂，一旦頂板斷裂，會引發懸頂的劇烈運動，硬煤的脆性會造成彈性能突然釋放。

目前采取斷頂技術，但斷頂難以達到充分，且斷頂效果難以判定。到目前為止，還沒有針對三硬煤層的采場條件，對沖擊危險性形成有效預測方法。常規方法由于對前兆信息不敏感，導致預測工作量大、預報準確性差。因此，需要進行人工介入強破壞方法，打破三硬煤層高均質性特性，進行沖擊危險性前兆信息的提前預知。

發明內容

（一）解決的技術問題

本發明的目的是針對三硬煤層條件下沖擊危險難以量化預測的情況，提出一種人為窗口介入技術與強破壞擾動相結合的判斷沖擊危險的方法。

（二）技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種窗口強破壞法判斷三硬煤層沖擊危險性的方法，包括如下步驟：

步驟一、危險區域確定：根據煤層具體條件，特別是厚而硬的特征，結合沖擊地壓危險性評價結果，依據具體監測數據，確定危險區域；

步驟二、人為窗口強破壞介入技術：對于三硬煤層采場，特別是頂板厚而硬的采場，需要人為強破壞介入，等距離硐室斷頂，打破頂板局部完整性，造成能量在強破壞區預先暴露式釋放，起到預警效應；

步驟三、在硐室口外進行頂板動態監測，監測頂板斷裂信息（下沉速度、反彈信息等），同時監測該區域微震分布與能量變化，當頂板下沉突變、微震能量突變時視為危險。

本發明的積極效果是：

1、通過對具體三硬煤層采場的多因素沖擊危險性分析和實際鉆孔動力效應監測，確定沖擊危險區域；

2、針對三高煤層（特別是厚而硬的頂板條件）的強夾持效應，采取人為窗口強破壞的介入技術，在巷道施工等間距硐室，并實施爆破斷頂，造成局部軟區，頂板運動時，該區域提前顯現、顯現較強，以此預警沖擊危險性；

3、通過強破壞作用，造成在動載作用下的微震顯現明顯，結合頂板動態變化，進行沖擊危險性實時預警。

附圖說明

圖1是沖擊危險區域示意圖，圖2強破壞窗口設計示意圖。

具體實施方式

本發明實施例提供一種窗口強破壞法判斷三硬煤層沖擊危險性的方法，包括步驟如下：