[發(fā)明專利]窗口介入法判斷工作面?zhèn)认驁?jiān)硬頂板沖擊危險(xiǎn)性的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011504977.9
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112483183A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘立友;周脈來(lái);陳建強(qiáng);畢強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): E21F17/18
• 分類號(hào): E21F17/18
• 代理公司: 青島致嘉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37236
• 代理人: 高維波

發(fā)明公開(kāi)了一種窗口介入法判斷工作面?zhèn)认驁?jiān)硬頂板沖擊危險(xiǎn)性的方法，包括如下步驟：步驟一、懸頂結(jié)構(gòu)的量化監(jiān)測(cè)：步驟二、人為窗口介入技術(shù)：步驟三、窗口觀測(cè)方法；通過(guò)針對(duì)側(cè)向懸頂型沖擊地壓的頂板運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)化特性，采取沿傾向進(jìn)行巷道頂板下沉量觀測(cè)，判斷側(cè)向頂板趨勢(shì)化運(yùn)動(dòng)誘發(fā)沖擊危險(xiǎn)性；通過(guò)重點(diǎn)危險(xiǎn)區(qū)域頂板下沉速度對(duì)比觀測(cè)，獲取巷道靜態(tài)條件下側(cè)向頂板運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)導(dǎo)致的沖擊危險(xiǎn)區(qū)域，進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)強(qiáng)弱性預(yù)警。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種窗口介入法判斷工作面?zhèn)认驁?jiān)硬頂板沖擊危險(xiǎn)性的方法。

背景技術(shù)

工作面開(kāi)采形成側(cè)向堅(jiān)硬頂板懸頂常常導(dǎo)致動(dòng)力災(zāi)害。采場(chǎng)側(cè)向堅(jiān)硬頂板導(dǎo)致的沖擊地壓強(qiáng)顯現(xiàn)占據(jù)較大比重，且其危險(xiǎn)區(qū)域較大、強(qiáng)度普遍較高。由于側(cè)向頂板懸頂?shù)目臻g結(jié)構(gòu)具有不規(guī)則性、極其復(fù)雜性，導(dǎo)致順槽應(yīng)力場(chǎng)分布具有重大差異性，沖擊地壓危險(xiǎn)性出現(xiàn)分區(qū)性。如何進(jìn)行工作面?zhèn)认驁?jiān)硬頂板型沖擊地壓危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，是煤礦面臨的重大技術(shù)難題。

目前，該累沖擊地壓危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)跟一般工作面基本一致，主要包括微震、鉆屑法、電磁輻射、應(yīng)力變化、礦壓觀測(cè)等，其針對(duì)性、可靠性較差。由于工作面?zhèn)认驁?jiān)硬懸頂結(jié)構(gòu)會(huì)常常造成沿空側(cè)巷道掘進(jìn)時(shí)面臨較大的靜態(tài)載荷，造成巷道掘進(jìn)期間的危險(xiǎn)性就很嚴(yán)重，開(kāi)采期間再附加本工作面頂板動(dòng)態(tài)斷裂作用，其危險(xiǎn)性急劇增大。目前采取斷頂留巷技術(shù)，雖然對(duì)下位巖層進(jìn)行了破壞，但由于上位尚存在側(cè)向懸頂結(jié)構(gòu)，煤層經(jīng)受側(cè)向工作面頂板運(yùn)動(dòng)整個(gè)過(guò)程的作用，導(dǎo)致巷道片幫、壓酥嚴(yán)重，造成局部高應(yīng)力。

到目前為止，還沒(méi)有針對(duì)側(cè)向堅(jiān)硬懸頂?shù)木唧w煤層條件，對(duì)順槽沖擊危險(xiǎn)性形成針對(duì)性、具體性的預(yù)測(cè)方法。特別是側(cè)向堅(jiān)硬頂板高位懸頂條件下，當(dāng)懸頂結(jié)構(gòu)發(fā)生大面積失穩(wěn)斷裂運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致大面積、高級(jí)別沖擊能量釋放，發(fā)生破壞性沖擊地壓可能性增加。當(dāng)煤層具有強(qiáng)沖擊傾向、且煤層具有高均質(zhì)性時(shí)，常規(guī)方法的常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)很難定量預(yù)警堅(jiān)硬頂板型沖擊地壓危險(xiǎn)性，且事先難以預(yù)知懸頂結(jié)構(gòu)造成的靜態(tài)危險(xiǎn)分布。需要進(jìn)行人工介入方法，打破煤層高均質(zhì)性特性，進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)性前兆信息的提前預(yù)知。

發(fā)明內(nèi)容

（一）解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的是針對(duì)側(cè)向存在堅(jiān)硬懸頂條件下巷道沖擊危險(xiǎn)難以預(yù)測(cè)的情況，提出一種人為窗口介入技術(shù)判斷沖擊危險(xiǎn)的方法。

（二）技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：窗口介入法判斷工作面?zhèn)认驁?jiān)硬頂板沖擊危險(xiǎn)性的方法，包括如下步驟：

步驟一、懸頂結(jié)構(gòu)的量化監(jiān)測(cè)：首先對(duì)巷道頂?shù)装暹M(jìn)行清除，見(jiàn)頂見(jiàn)底，采取等間距定點(diǎn)觀測(cè)側(cè)向懸頂結(jié)構(gòu)，測(cè)點(diǎn)間距 10-12m；監(jiān)測(cè)確定側(cè)向懸頂結(jié)構(gòu)特性；

步驟二、人為窗口介入技術(shù)：由于煤層具有高均質(zhì)性，其破壞顯現(xiàn)呈現(xiàn)為主震型，需要對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行人工破壞，制造出一個(gè)弱面，作為沖擊危險(xiǎn)性觀測(cè)的窗口，即為窗口介入技術(shù)；

步驟三、窗口觀測(cè)方法：在巷道的工作面一幫，人為進(jìn)行一排大直徑鉆孔，從距離底板1.2m到頂板均勻布置，鉆孔之間原則不留大的承載煤體，深度為巷道高度的3-4倍；然后在鉆孔中安裝長(zhǎng)條木支柱，木支柱與煤體之間增加填充物（如煤粉），具有一定摩擦力，觀測(cè)木支柱的趨勢(shì)化運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱，就可判斷深部煤體膨脹破壞運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)強(qiáng)弱可判斷沖擊危險(xiǎn)性。

本發(fā)明的積極效果是：

1、通過(guò)對(duì)側(cè)向懸頂進(jìn)行結(jié)構(gòu)性量化觀測(cè)，定性確定側(cè)向頂板靜態(tài)下的空間結(jié)構(gòu)特征，對(duì)確定沖擊危險(xiǎn)性起到事先預(yù)判作用；

2、針對(duì)側(cè)向懸頂型沖擊地壓的頂板運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)化特性，采取沿傾向進(jìn)行巷道頂板下沉量觀測(cè)，判斷側(cè)向頂板趨勢(shì)化運(yùn)動(dòng)誘發(fā)沖擊危險(xiǎn)性；

3、通過(guò)重點(diǎn)危險(xiǎn)區(qū)域頂板下沉速度對(duì)比觀測(cè)，獲取巷道靜態(tài)條件下側(cè)向頂板運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)導(dǎo)致的沖擊危險(xiǎn)區(qū)域，進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)強(qiáng)弱性預(yù)警。

附圖說(shuō)明

圖1是側(cè)向懸頂結(jié)構(gòu)示意圖，圖2窗口介入技術(shù)示意圖， 圖3是煤體膨脹運(yùn)動(dòng)曲線示意圖。

具體實(shí)施方式