[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

本發明提供一種基于電脈沖的煤柱型沖擊地壓防治方法，涉及礦山安全生產技術領域。本發明從采空區懸頂壓裂和煤體弱化角度，降低煤柱的應力集中程度。采用水力壓裂方法切斷采空區懸露的頂板，降低采空區懸頂對煤柱的產生的作用力。同時，可以采用電脈沖預裂方法對煤柱的集中應力區域進一步預裂卸壓，使集中應力向煤柱深部區域轉移，降低巷道圍巖的應力集中程度。兩種方法共同作用，進而達到煤柱型沖擊地壓防治的目的。

技術領域

本發明涉及礦山安全生產技術領域，尤其涉及一種基于電脈沖的煤柱型沖擊地壓防治方法。

背景技術

煤礦沖擊地壓是指井下巷道、工作面等處的煤巖體突然破壞而產生的一種劇烈動力災害。據統計，截至2019年6月我國正在生產的沖擊地壓礦井的數目為121座、產能約4億t/a，在煤炭供應保障中發揮著重要作用。我國沖擊地壓的發生受煤柱影響較為常見，煤柱型沖擊地壓是由于巷道周圍煤體中的壓力(開采引起的二次應力)由亞穩態增加至極限值，其積聚能量的突然釋放。實際開采的煤巖體能否發生沖擊地壓等動力災害，不僅與開采過程中煤巖體的應力條件直接相關，同時取決于煤巖體自身是否具有一定的沖擊傾向性。關于煤柱沖擊地壓卸壓防治措施，可從兩個方面入手，一是通過改變煤巖體結構和物理力學性能，減小煤層沖擊傾向性；二是降低靜載應力集中程度，使高應力區域向煤壁深部轉移。

現有技術中，多是采用鉆孔卸壓和煤層注水技術對煤柱區域沖擊地壓進行被動防治。鉆孔卸壓工作量大，卸壓效果不明顯，需要進行多次卸壓。煤層注水的防治效果有限，可以在一定范圍降低煤體的沖擊傾向性，改善圍巖受力狀態，同時注水效果與煤體中親水性礦物的含量密切相關。煤柱型沖擊地壓防治的關鍵是控制煤柱的應力集中，鄰近的采空區懸頂是主要的應力來源。因此，可以從采空區懸頂預裂和煤體弱化角度，降低煤柱的應力集中程度。采用水力壓裂方法將采空區懸露的頂板切斷，降低采空區懸頂對煤柱的受力。同時，可以采用電脈沖預裂方法對煤柱的集中應力區域進行預裂卸壓，使集中應力向煤柱深部區域轉移，降低巷道圍巖的應力集中程度，進而達到煤柱型沖擊地壓防治的目的。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于電脈沖的煤柱型沖擊地壓防治方法。

一種基于電脈沖的煤柱型沖擊地壓防治方法，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，不需要采取措施；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。