[發明專利]一種基于電脈沖的煤柱型沖擊地壓防治方法

在審

• 申請號: 202210030185.5
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114320293A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 朱志潔;賀愛萍;付興;陳鎣;韓軍;宋衛華;霍丙杰
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: E21C37/12
• 分類號: E21C37/12;E21C37/18;E21F17/18
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李梁

1.一種基于電脈沖的煤柱型沖擊地壓防治方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在工作面的鄰近采空區的回采巷道設置應力在線監測站，對煤柱應力進行實時在線監測，根據類比法和已有的沖擊地壓顯現的垂直應力監測數據，綜合確定沖擊地壓預警指標；

步驟2：在工作面鄰近采空區的回采巷道，向鄰近采空區頂板未垮落的巖層打孔，采用水力壓裂方法，切斷采空區一側懸露的頂板；

步驟3：在工作面鄰近采空區的回采巷道，向煤柱內打孔，注入具有改性作用的電解質溶液；

步驟4：采用電脈沖技術對煤柱進行弱化，完成整個煤柱的預裂。

2.根據權利要求1所述的一種基于電脈沖的煤柱型沖擊地壓防治方法，其特征在于，所述步驟1具體包括：

步驟1.1：在工作面的鄰近采空區的回采巷道，每隔30-50m設置一個應力在線監測站，每個應力監測站包含若干個應力監測點，對不同深度的煤柱應力進行實時在線監測；應力監測點從巷道表面5m開始，每隔5m設置一個；

步驟1.2：監測站布置完成后，對煤柱的垂直應力進行實時在線監測；

步驟1.3：根據垂直應力和垂直應力變化率兩項指標綜合判別監測點沖擊危險性，只要其中一項指標滿足判別條件則判斷有沖擊危險；兩項預警指標的數值根據類比法和已有的沖擊地壓顯現的垂直應力監測數據綜合確定，其中垂直應力變化率Δσ計算過程如下：

式中，Δσ為垂直應力變化率，σ₁為t₁時刻監測點的垂直應力值，σ₂為t₂時刻監測點的垂直應力值，Δt為時間間隔t₂-t₁；

步驟1.4：根據監測得到的垂直應力大小和垂直應力變化率兩項指標，對沖擊危險進行評估；若監測的兩項指標均小于沖擊地壓的預警值時，不采取措施；若監測的垂直應力大小和垂直應力變化率有一項指標達到沖擊地壓的應力預警值時，采取步驟2；若采取步驟2后，監測的垂直應力大小和垂直應力變化率有一項指標仍達到沖擊地壓的應力預警值時，采取步驟3；若采取步驟3后，監測的垂直應力大小和垂直應力變化率有一項指標仍達到沖擊地壓的應力預警值時，采取步驟4。

3.根據權利要求1所述的一種基于電脈沖的煤柱型沖擊地壓防治方法，其特征在于，所述步驟2具體包括：

步驟2.1：通過計算或地球物理探測方法得到采空區垮落帶高度，結合煤柱區域鉆孔柱狀圖，確定垮落高度范圍內頂板巖層中厚度大于10m的堅硬巖層，該厚硬巖層控制采空區側的頂板懸露情況；

步驟2.2：在鄰近采空區的回采巷道內，利用安裝鉆頭的鉆機傾斜向鄰近采空區厚硬頂板方向施工鉆孔，鉆孔終孔位于厚硬巖層與采空區邊界的交點位置，鉆孔直徑設定為45-90mm，鉆孔間距設定為15-30m；

步驟2.3：鉆孔內設置兩個開槽點，分別在終孔位置和距終孔4-8m位置；

步驟2.4：當鉆孔鉆進至第1個開槽點時，將鉆頭換成開槽鉆頭，將帶有開槽鉆頭的鉆桿送入孔底，啟動鉆機施工定向水力壓裂的楔形槽，完成第1個開槽點的開槽工作；

步驟2.5：退出鉆頭，將垮式鉆孔封隔器和注水管推進至第1個開槽位置，利用手動泵為封隔器加壓使膠筒膨脹封孔，將高壓泵與注水管連接，開啟高壓泵直至第1個開槽位置壓裂完成；

步驟2.6：重復步驟2.4-2.5，完成第2個開槽點的開槽和壓裂工作。