[發(fā)明專利]一種高應(yīng)力狀態(tài)下區(qū)段寬煤柱防抱鉆水力割縫精準卸壓法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211095564.9
• 申請日: 2022-09-06
• 公開（公告）號: CN115822599A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁國利;李帥;郝英豪;張永將;趙乾;陸占金;陳云民;季飛;蔡海瑞;國林東;王治文;劉永三;繆小冬;黃振飛;劉晨陽
• 申請（專利權(quán)）人: 中天合創(chuàng)能源有限責任公司
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21B7/18
• 代理公司: 內(nèi)蒙古欣洋瑞專利代理有限公司 15110
• 代理人: 劉永珍

本發(fā)明公開了一種高應(yīng)力狀態(tài)下區(qū)段寬煤柱防抱鉆水力割縫精準卸壓法，具體步驟為：巷道沖擊危險區(qū)域劃分、確定鉆孔布置方位、實施小孔徑卸壓鉆孔、實施單個超高壓水力割縫鉆孔以及多組超高壓水力割縫鉆孔順序?qū)嵤槐痉椒ń梃b了保護層開采原理，在高地應(yīng)力狀態(tài)下，通過在區(qū)段寬煤柱實施兩排順層密集小孔徑卸壓鉆孔形成卸壓區(qū)，在該區(qū)域?qū)嵤┏邏核Ω羁p鉆孔能有效避免塌孔、抱鉆，并通過劃分區(qū)段寬煤柱“三帶”，實現(xiàn)水力割縫作業(yè)高效精準卸壓，同時保留煤柱承載能力，能有效防治沖擊地壓災害，減少巷道變形量，提高礦井安全經(jīng)濟效益。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及卸壓護巷工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高應(yīng)力狀態(tài)下區(qū)段寬煤柱防抱鉆水力割縫精準卸壓法。

背景技術(shù)：

留設(shè)區(qū)段寬煤柱是一種有效的護巷方法，在內(nèi)蒙、山西、陜西、甘肅等礦區(qū)被廣泛使用，該方法是在上區(qū)段運輸巷和下區(qū)段回風巷之間留設(shè)一定寬度(30～40m)的煤柱，隨上區(qū)段工作面回采過后，其對煤層垮落頂板形成有效支承，使下區(qū)段回風巷避開由于頂板垮落造成的支承應(yīng)力峰值區(qū)域。然而，煤柱尺寸留設(shè)主要借鑒其他礦區(qū)經(jīng)驗，無成熟的理論體系作為依據(jù)。煤柱留設(shè)寬度過大，造成10％～30％的資源浪費，留設(shè)寬度過小，受二次回采擾動、采空區(qū)頂板變形以及地質(zhì)構(gòu)造等因素影響極易誘發(fā)沖擊地壓災害，造成巷道變形量大，維護工作量激增，對現(xiàn)場人員及設(shè)備帶來極大的安全威脅。因此，要保證資源最大回收率且工作面安全回采，需要對留設(shè)的區(qū)段寬煤柱進行卸壓處理。

近年來，超高壓水力割縫技術(shù)作為煤層高效卸壓技術(shù)，超高壓水射流可在煤體中形成環(huán)形或矩形的縫槽，為煤體卸壓提供空間，通過合理布置割縫鉆孔組，能在割縫控制區(qū)域形成割縫縫槽網(wǎng)，實現(xiàn)割縫控制區(qū)域整體均勻卸壓，使頂板集中靜載轉(zhuǎn)移至煤柱或工作面深處，且阻斷、削弱因采動造成的動載擾動波傳遞，能有效防治沖擊地壓災害，保障工作面巷道、人員及設(shè)備的安全。該工藝技術(shù)已在我國各礦區(qū)推廣應(yīng)用，但超高壓水力割縫鉆孔在區(qū)段寬煤柱實施時受集中靜載及動載擾動影響，塌孔、抱鉆現(xiàn)象頻發(fā)，嚴重影響作業(yè)效率，鉆桿消耗量劇增。

發(fā)明內(nèi)容：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于一種高應(yīng)力狀態(tài)下區(qū)段寬煤柱防抱鉆水力割縫精準卸壓法，以解決水力割縫鉆孔在區(qū)段寬煤柱實施時受集中靜載影響塌孔、抱鉆現(xiàn)象頻發(fā)的問題。借鑒保護層開采原理，在水力割縫鉆孔組上下各實施一排小孔徑卸壓鉆孔，根據(jù)沖擊危險區(qū)域劃分調(diào)整小孔徑鉆孔間距以調(diào)節(jié)卸壓效果，統(tǒng)計小孔徑鉆孔鉆屑量，劃分煤柱“三帶”，合理規(guī)劃割縫刀數(shù)，煤柱卸壓同時保留承載能力，同時避免塌孔、抱鉆，提高割縫作業(yè)效率。

本發(fā)明由如下技術(shù)方案實施：一種高應(yīng)力狀態(tài)下區(qū)段寬煤柱防抱鉆水力割縫精準卸壓法，具體包括如下步驟：

S1、巷道沖擊危險區(qū)域劃分；弱沖擊危險區(qū)、中沖擊危險區(qū)、強沖擊危險區(qū)；

S2、確定鉆孔布置方位；根據(jù)巷道沖擊危險區(qū)域劃分情況，規(guī)劃超高壓水力割縫鉆孔及小孔徑卸壓鉆孔布置參數(shù)；具體為：

當區(qū)段寬煤柱高度H≥2.2m時，在超高壓水力割縫鉆孔上下布置至少兩排小孔徑卸壓鉆孔；當區(qū)段寬煤柱高度H＜2.2m時，在超高壓水力割縫鉆孔上方布置1～2排小孔徑卸壓鉆孔；

超高壓水力割縫鉆孔及小孔徑卸壓鉆孔垂直于區(qū)段寬煤柱(1)走向，沿其傾向?qū)嵤┐蜚@作業(yè)，

H₁∈[0.8,1.5]m，H₁為超高壓水力割縫鉆孔連線與小孔徑卸壓鉆孔連線之間的距離；

H₂∈[0.2,0.3]m，H₂為多排小孔徑卸壓鉆孔在超高壓水力割縫鉆孔同側(cè)時，其連線之間的距離；

H₃∈[0.8,1.8]m，H₃為超高壓水力割縫鉆孔連線到煤柱頂部或底部的距離；

H₄∈[0.2,0.3]m，H₄為最靠近煤柱頂部或底部的小孔徑卸壓鉆孔連線到煤柱頂部或底部之間的距離；