專利名稱：沖擊地壓卸壓解危方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采礦行業(yè)，特別是在強沖擊地壓危險區(qū)卸壓解危體系綜合運用的ー種沖擊地壓卸壓解危方法。
背景技術(shù)：
煤礦開采達到一定深度時，由于地應(yīng)力、采動應(yīng)力及構(gòu)造應(yīng)力的共同作用，大多數(shù)礦井不同程度地受到?jīng)_擊地壓的威脅，加上煤層本身的沖擊傾向性、開采技術(shù)條件及地質(zhì)因素，沖擊地壓會顯現(xiàn)日益嚴重，隨著開采深度的増加，沖擊地壓顯現(xiàn)越來越頻繁。沖擊強度與破壞程度越來越大，特別是開采深度達到地表500m以下時發(fā)生尤為頻繁和強烈，嚴重威脅安全生產(chǎn)。對于各沖擊地壓礦井針對不同地質(zhì)構(gòu)造、采掘面應(yīng)カ集中程度，現(xiàn)有的沖擊地壓 卸壓措施，在實際應(yīng)用中過于單一，不能有效預(yù)防沖擊地壓災(zāi)害的發(fā)生，從而達不到弱化煤層沖擊傾向性的預(yù)期效果，不能很好的解決由于沖擊地壓造成的不安全隱患，因此沖擊地壓卸壓解危上的改進和創(chuàng)新是必須解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種沖擊地壓卸壓解危方法，可有效解決沖擊地壓卸壓解危，確保煤礦安全的問題。本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，采用沖擊地壓卸壓解危三級體系，該三級體系包括一級本煤層卸壓、ニ級圍巖卸壓、三級開采解放層卸壓，具體是
一級本煤層卸壓
(1)本煤層卸壓爆破在已確認具有沖擊危險的區(qū)域，通過對煤體實施爆破，以達到解除沖擊危險的一種治通措施；
(2)卸壓鉆孔針對煤層內(nèi)存在的較大內(nèi)應(yīng)力，采取巷壁打眼，制造自由空間，使應(yīng)カ重新分布，改變了煤體壓カ釋放角度或方向，使煤體應(yīng)カ釋放在松動圈以外，從而達到保護巷道支架穩(wěn)定和有效斷面的措施；
(3)煤層注水通過鉆孔，將壓力和水溶液注入煤體，増加水分，以改變煤的物理力學(xué)性質(zhì)，減弱或消除煤層沖擊地壓能力的一種防范措施；
ニ級圍巖卸壓
(1)斷底爆破對煤層頂板實施爆破，以達到解除頂板壓力的一種治理措施；
(2)斷頂爆破對煤層底板實施爆破，以達到解除底板壓カ的一種治理措施；
(3)水力壓裂將壓裂液高壓注入煤體原有的和壓裂后出現(xiàn)的裂縫、孔隙內(nèi)，克服最小主應(yīng)カ和煤巖體的破裂壓力，擴寬并伸展和溝通這些裂縫，進而在煤巖體中產(chǎn)生更多的人造裂縫與裂隙，從而增加煤層的裂隙，改變煤體應(yīng)カ大小及方向，使應(yīng)カ向煤巖體深部轉(zhuǎn)移，以達到釋放沖擊地壓和解除局部應(yīng)カ集中的效果；
三級開采解放層卸壓在一定條件下，選擇比較安全的煤層或煤體首先進行開采，形成采空區(qū)和自然冒落拱后發(fā)生卸荷作用，防止或緩解沖擊地壓以及冒頂?shù)末`種辦法。本發(fā)明方法穩(wěn)定可靠，卸壓解危效果好，實現(xiàn)礦井的三級卸壓解危體系，通過井下不同地質(zhì)構(gòu)造特點并結(jié)合采掘面應(yīng)カ集中程度，有針對性的進行綜合運用各項措施，在措施實施后，結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用情況，對采掘面應(yīng)カ集中程度結(jié)合監(jiān)測情況進行分析，為下ー步優(yōu)化解危參數(shù)提供依據(jù)，通過該體系的建立和實施，最終達到應(yīng)カ釋放或應(yīng)カ向深部轉(zhuǎn)移的目的，實現(xiàn)沖擊地壓防治，有效保證煤礦的安全生產(chǎn)，經(jīng)濟和社會效益巨大。


圖I為本發(fā)明沖擊地壓卸壓解危三級體系框不圖。圖2為本發(fā)明的采煤工作面爆破鉆孔布置圖。 圖3為圖2中A-A向截面示圖。圖4為本發(fā)明的掘進工作面迎頭及兩幫爆破孔布置示意圖。圖5為圖4中C-C向截面示圖。圖6為圖4中B-B向截面示圖。圖7為本發(fā)明的采煤工作面卸壓鉆孔布置示意圖。圖8圖7中D-D向截面示圖。圖9為本發(fā)明的采煤工作面注水鉆孔布置示意圖。圖10為圖9中E-E向截面示圖。圖11為本發(fā)明的掘進工作面迎頭及兩幫注水孔布置示意圖。圖12為圖11中F-F向截面示圖。圖13為圖11中G-G向截面示圖。圖14為本發(fā)明的采煤工作面斷底爆破示意圖。圖15為圖14中H-H向截面示圖。圖16為本發(fā)明的采煤工作面斷頂爆破示意圖。圖17為圖16中I-I向截面示圖。圖18為本發(fā)明的采煤工作面水力壓裂布置示意圖。圖19為圖18中J-J向截面示圖。圖20為本發(fā)明的開采解放層示意圖。在上述附圖中，其中，ト回風(fēng)巷，2-爆破鉆孔(炮眼)，3-炸藥，4-采煤工作面，5-運輸巷子，6-煤層頂板，7-煤層，8-煤層底板，9-垮落區(qū)，10-注水鉆孔，11-斷底爆破孔，12-斷頂爆破孔，13-水力壓裂孔，14-高應(yīng)カ區(qū)，15-卸壓拱，16-采空區(qū)，17-開采解放層，18-巖石，19-被開采解決層，20-被解放的煤體。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實際情況對本發(fā)明的具體實施方式
作詳細說明。由圖I所示，本發(fā)明是采用三級體系對沖擊地壓進行卸壓解危，所述的三級體系是ー級本煤層卸壓、ニ級圍巖卸壓、三級開采解放層卸壓；
其中一級本煤層卸壓方法是，采用本煤層卸壓爆破、卸壓鉆孔、煤層注水，分別是
(I)本煤層深孔爆破采煤掘進期間，在迎頭、運輸巷上幫及回風(fēng)巷、運輸巷下幫布置爆破炮眼(又稱爆破鉆孔)，炮眼間距均為5m，孔深15-30m，孔徑75mm，距底板I. 5m,炮眼每孔裝藥量8-10kg，封泥長度大于3m，正向裝藥，雙雷管起爆(見圖2、3、4、5、6)；
(2)卸壓鉆孔對采煤掘進工作面兩幫收斂速度快、變形量較大的地點鉆孔卸壓，鉆孔間距O. 6-1. 2m，孔深15-60m，孔徑125mm，距底板I. 5m (見圖7、8)；
(3)煤層注水采煤掘進期間在迎頭、回風(fēng)巷下幫及運輸巷上幫進行注水卸壓，采煤期間在工作前方或回風(fēng)巷下幫及運輸巷上幫面前300m范圍進行超前注水卸壓，注水孔間距10-20m,孔深120m，孔徑75mm，距 底板I. 5m,注水壓カ12MPa，使用乳化液泵進行供水(見圖9、10、11、12、13)；
ニ級圍巖卸壓方法是，采用斷底爆破、斷頂爆破、水力壓裂，分別是
(1)斷底爆破在運輸巷打炮眼，炮眼間距5m，炮眼鉆孔方向為俯角45°，孔深25m，孔徑 75mm (見圖 14,15)；
(2)斷頂爆破在運輸巷打炮眼，炮眼間距5m，炮眼鉆孔方向為仰角60°，孔深25m，孔徑 75mm (見圖 16,17)；
(3)水力壓裂在回風(fēng)巷下幫及運輸巷上幫進行水カ壓裂，鉆孔間距20m，孔深65-75m，孔徑75mm，距底板I. 5m,注水壓カ40MPa，高壓管路最高承受壓カ為50MPa，封孔器抗壓強度不低于40MPa (見圖18、19)；
三級開采解放層卸壓方法是，開采解放層形成采空區(qū)和卸壓拱后，在被開采解放層內(nèi)被解放的煤體中布置工作面(見圖20)。本發(fā)明方法穩(wěn)定可靠，并經(jīng)在三門峽地區(qū)煤礦，如義馬煤礦多個地表500m以下深部開采的礦井應(yīng)用，效果非常好，不但易操作，而且成本低，安全性高，準確預(yù)防沖擊地壓災(zāi)害的發(fā)生，達到及時弱化煤層沖擊傾向性的預(yù)期效果，有效防治了多次因沖擊地壓造成的
安全隱患。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步采用三級卸壓解危體系，大范圍采區(qū)卸壓、工作面圍巖卸壓(斷底爆破、斷頂爆破、水力壓裂)和本煤層卸壓(本煤層卸壓爆破、卸壓鉆孔、煤層注水)，通過井下不同地質(zhì)構(gòu)造特點并結(jié)合采掘面應(yīng)力集中程度，有針對性的進行綜合運用各項措施，在措施實施后，結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用情況，對采掘面應(yīng)カ集中程度結(jié)合監(jiān)測情況進行分析，為下ー步優(yōu)化解危參數(shù)提供依據(jù)，通過該體系的建立和實施，最終達到應(yīng)カ釋放或應(yīng)カ向深部轉(zhuǎn)移的目的，實現(xiàn)沖擊地壓防治，確保煤礦的安全生產(chǎn)，經(jīng)濟和社會效益巨大。
權(quán)利要求
1.一種沖擊地壓卸壓解危方法，其特征在于，采用三級體系對沖擊地壓進行卸壓解危，所述的三級體系是一級本煤層卸壓、二級圍巖卸壓、三級開采解放層卸壓； 其中一級本煤層卸壓方法是，采用本煤層卸壓爆破、卸壓鉆孔、煤層注水，分別是 (1)本煤層深孔爆破采煤掘進期間，在迎頭、運輸巷上幫及回風(fēng)巷、運輸巷下幫布置爆破炮眼，炮眼間距均為5m，孔深15-30m，孔徑75mm，距底板I. 5m,炮眼每孔裝藥量8-lOkg，封泥長度大于3m，正向裝藥，雙雷管起爆； (2)卸壓鉆孔對采煤掘進工作面兩幫收斂速度快、變形量較大的地點鉆孔卸壓，鉆孔間距O. 6-1. 2m,孔深15_60m,孔徑125mm,距底板I. 5m ； (3)煤層注水采煤掘進期間在迎頭、回風(fēng)巷下幫及運輸巷上幫進行注水卸壓，采煤期間在工作前方或回風(fēng)巷下幫及運輸巷上幫面前300m范圍進行超前注水卸壓，注水孔間距10-20m，孔深120m，孔徑75臟，距底板I. 5m，注水壓力12MPa，使用乳化液泵進行供水； 二級圍巖卸壓方法是，采用斷底爆破、斷頂爆破、水力壓裂，分別是 (1)斷底爆破在運輸巷打炮眼，炮眼間距5m，炮眼鉆孔方向為俯角45°，孔深25m，孔徑 75mm ； (2)斷頂爆破在運輸巷打炮眼，炮眼間距5m，炮眼鉆孔方向為仰角60°，孔深25m，孔徑 75mm ； (3)水力壓裂在回風(fēng)巷下幫及運輸巷上幫進行水力壓裂，鉆孔間距20m，孔深65-75m，孔徑75mm，距底板I. 5m,注水壓力40MPa，高壓管路最高承受壓力為50MPa，封孔器抗壓強度不低于40MPa ； 三級開采解放層卸壓方法是，開采解放層形成采空區(qū)和卸壓拱后，在被開采解放層內(nèi)被解放的煤體中布置工作面。
全文摘要
本發(fā)明涉及沖擊地壓卸壓解危方法，可有效解決沖擊地壓卸壓解危，確保煤礦安全的問題，方法是，本煤層卸壓爆破，針對煤層內(nèi)存在的較大內(nèi)應(yīng)力，采取巷壁打眼，制造自由空間，使應(yīng)力重新分布，通過鉆孔，將壓力和水溶液注入煤體，增加水分，對煤層頂板實施爆破，對煤層底板實施爆破，將壓裂液高壓注入煤體原有的和壓裂后出現(xiàn)的裂縫、孔隙內(nèi)，擴寬并伸展和溝通這些裂縫，增加煤層的裂隙，改變煤體應(yīng)力大小及方向，使應(yīng)力向煤巖體深部轉(zhuǎn)移，選擇安全的煤層或煤體進行開采，形成采空區(qū)和自然冒落拱后發(fā)生卸荷作用，防止或緩解沖擊地壓以及冒頂，本發(fā)明方法穩(wěn)定可靠，卸壓解危效果好，實現(xiàn)沖擊地壓防治，有效保證煤礦的安全生產(chǎn)，經(jīng)濟和社會效益巨大。
文檔編號E21C41/16GK102678120SQ20121015528
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者丁傳宏, 劉軍, 吳凱, 姜紅兵, 張毅, 李俊營, 王世超, 韓榮軍, 馬建軍 申請人:河南大有能源股份有限公司