[發明專利]基于采場頂板關鍵層破斷卸壓的遠場巷道圍巖控制方法

在審

• 申請號: 202110541695.4
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113338928A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 常聚才;熊騰根;龐冬冬;李傳明;齊潮;賀凱;李冬;陳中琪;趙聰慧;姚智博
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E21C39/00
• 分類號: E21C39/00;E21F7/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 姜海榮

1.基于采場頂板關鍵層破斷卸壓的遠場巷道圍巖控制方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

S1、根據工作面(1)的煤層地質條件及開采工藝，對需要進行切頂卸壓的遠場瓦斯治理巷(5)及其工作面(1)進行分析，明確工作面覆巖(3)分布特征，通過現場礦壓測試及關鍵層理論推導出覆巖關鍵層(4)分布情況，確定工作面(1)的基本頂層位，明確工作面(1)周期來壓情況；

S2、結合工作面(1)地質資料，確定工作面(1)頂板遠場的瓦斯治理巷(5)所處巖層層位，對照覆巖關鍵層(4)分布情況，明確對瓦斯治理巷(5)礦壓顯現有影響的遠場關鍵巖層層位及賦存特征；

S3、采用礦用鉆機于工作面(1)的運輸順槽(2)內向工作面頂板的工作面覆巖(3)中開設炮孔，炮孔位置位于運輸順槽(2)頂板中部；

S4、成孔后根據對工作面(1)及遠場頂板的瓦斯治理巷(5)礦壓顯現有影響的遠場關鍵巖層的巖性確定炮孔裝藥量、裝藥長度及封孔長度；

S5、封孔并進行安全檢查后，起爆炸藥，從而在關鍵巖層中形成多個切割裂隙面(12)，使工作面(1)側向采動應力和頂板壓力通過切割裂隙面(12)釋放，與此同時，隨著工作面(1)的推進，關鍵巖層沿切割裂隙面(12)運動，減少了工作面(1)和瓦斯治理巷(5)頂板破斷后的側向回轉塊體長度，實現了在不破壞本工作面(1)回采巷道穩定性前提下的遠場頂板瓦斯治理巷(5)圍巖卸壓控制。

2.根據權利要求1所述的基于采場頂板關鍵層破斷卸壓的遠場巷道圍巖控制方法，其特征在于，在步驟S1中，周期來壓步距為20-25m。

3.根據權利要求1所述的基于采場頂板關鍵層破斷卸壓的遠場巷道圍巖控制方法，其特征在于，在步驟S2中，瓦斯治理巷(5)位于工作面側向頂板中，與運輸順槽(2)的水平距離為35m、垂直距離為27m。

4.根據權利要求1所述的基于采場頂板關鍵層破斷卸壓的遠場巷道圍巖控制方法，其特征在于，在步驟S3中，所述炮孔分別包括一號炮孔組(6)和二號炮孔組(7)；一號炮孔組(6)用來切斷影響工作面(1)礦壓顯現的關鍵巖層，保護工作面運輸順槽(2)的長期穩定；二號炮孔組(7)用來切斷影響瓦斯治理巷(5)礦壓顯現的關鍵巖層，實現對瓦斯治理巷(5)的卸壓保護；一號炮孔組(6)和二號炮孔組(7)交叉間隔布置，且二號炮孔組(7)的長度大于一號炮孔組(6)的長度。

5.根據權利要求4所述的基于采場頂板關鍵層破斷卸壓的遠場巷道圍巖控制方法，其特征在于，在步驟S3中，炮孔的切頂角度(8)分別包括為一號炮孔角度(81)和二號炮孔角度(82)，一號炮孔角度(81)為一號炮孔組(6)的切縫線與頂板垂直方向的夾角；二號炮孔角度(82)為二號炮孔組(7)的切縫線與頂板垂直方向的夾角。

6.根據權利要求4所述的基于采場頂板關鍵層破斷卸壓的遠場巷道圍巖控制方法，其特征在于，在步驟S3中，炮孔的切頂高度(9)分別包括一號炮孔高度(91)和二號炮孔高度(92)，一號炮孔高度(91)和二號炮孔高度(92)分別為工作面(1)頂板至相應的遠場關鍵巖層的垂直距離。

7.根據權利要求4所述的基于采場頂板關鍵層破斷卸壓的遠場巷道圍巖控制方法，其特征在于，在步驟S3中，一號炮孔組(6)和二號炮孔組(7)的切頂間距(10)通過工作面(1)頂板周期來壓步距和爆破裂隙圈半徑計算公式確定:

式中：R_P為松動圈半徑，α為應力波衰減值α＝2-ν/(1-ν)，ν為泊松比，P為應力波初始徑向應力峰值D為炸藥爆速，ρ₀為炸藥密度，r_c為藥包半徑，n為壓力增大系數，取值為8-11；r_b為炮眼半徑，S_t為巖體抗拉強度；切頂間距(10)小于周期來壓步距和兩倍的切割裂隙面(12)的長度；切頂間距(10)包括一號炮孔間距(101)和二號炮孔間距(102)，一號炮孔間距(101)為一號炮孔組(6)之間的布置間距，二號炮孔間距(102)為二號炮孔組(7)之間的布置間距。