一種堅(jiān)硬頂板型沖擊地壓的立體式防治方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種堅(jiān)硬頂板型沖擊地壓的立體式防治方法，具體步驟是：(1)減震：提前切斷高位關(guān)鍵層頂板，減小其垮落步距；(2)吸能：對(duì)煤層上覆老頂進(jìn)行卸壓，減小其垮落步距；(3)降沖：煤體進(jìn)行卸壓；(4)效果檢驗(yàn)：利用微震系統(tǒng)檢驗(yàn)步驟(1)的卸壓效果，利用電磁輻射和聲發(fā)射系統(tǒng)檢驗(yàn)步驟(2)的卸壓效果，利用鉆屑法和常規(guī)礦壓觀測(cè)檢驗(yàn)步驟(3)的卸壓效果；若卸壓效果未達(dá)到所需的效果，則重復(fù)相應(yīng)的步驟，直至達(dá)到所需的卸壓效果。通過減震、吸能和降沖，并采用多種卸壓方法相互補(bǔ)充，系統(tǒng)全面的對(duì)煤巖體進(jìn)行充分卸壓，降低了沖擊地壓發(fā)生的可能性。
【專利說明】一種堅(jiān)硬頂板型沖擊地壓的立體式防治方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種堅(jiān)硬頂板型沖擊地壓的立體式防治方法，屬于礦井防護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)煤炭資源的大量開采，淺部煤炭資源已經(jīng)趨于枯竭，深部煤炭資源是我國(guó)21世紀(jì)主體能源的戰(zhàn)略保障，資源按深度分布，1000m以下的煤炭?jī)?chǔ)量2.5萬(wàn)億噸，約占總儲(chǔ)量的53%，但是隨著開采深度的增加，煤礦動(dòng)力災(zāi)害——沖擊地壓頻度和強(qiáng)度明顯增加。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)沖擊地壓礦井?dāng)?shù)目急劇增多，遍布各大采煤礦區(qū)。沖擊地壓已成為制約煤礦安全高效生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一。沖擊地壓是采掘空間周圍煤巖體中聚集的能量突然大量釋放，快速破壞煤巖體，并產(chǎn)生劇烈震動(dòng)，造成人員傷亡和采掘空間嚴(yán)重破壞的煤礦動(dòng)力災(zāi)害，由高應(yīng)力、動(dòng)載擾動(dòng)組合誘發(fā)。堅(jiān)硬頂板型沖擊地壓發(fā)生的誘因是“動(dòng)載”與“靜載”的相互疊加，綜合應(yīng)力水平超過沖擊地壓發(fā)生的最小載荷?！办o載”來(lái)自于“地壓”和“支承壓力”，“動(dòng)載”來(lái)自于“頂板來(lái)壓”和“外界震源”。沖擊地壓以強(qiáng)烈聲響(震動(dòng))、空氣沖擊波(風(fēng)流)、煤巖的拋射、具有較強(qiáng)的破壞性、甚至產(chǎn)生地表震動(dòng)為特點(diǎn)。沖擊地壓甚至能引起煤巖層和采空區(qū)中的瓦 斯大量涌出，引發(fā)瓦斯爆炸事故，還能引發(fā)水災(zāi)、火災(zāi)等，尤其是堅(jiān)硬頂板型沖擊地壓造成的災(zāi)害較大。因此，對(duì)沖擊地壓的預(yù)防已經(jīng)迫在眉睫。針對(duì)堅(jiān)硬頂板型沖擊地壓，傳統(tǒng)的防治方法有煤層注水，頂板水力致裂等，這些方法有一定的效果，但是卸壓措施單一、方法不系統(tǒng)、卸壓效果不明顯、有一定局限性等缺點(diǎn)突出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種堅(jiān)硬頂板型沖擊地壓的立體式防治方法，采用多種卸壓方式相相互互補(bǔ)，從而對(duì)煤巖體進(jìn)行充分卸壓，降低沖擊地壓發(fā)生的可能性。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體步驟是:
[0005](I)減震:對(duì)聞位關(guān)鍵層頂板進(jìn)行卸壓爆破，切斷聞位關(guān)鍵層頂板，減小其跨落步距；
[0006](2)吸能:采用卸壓爆破法、定向水力裂縫法或定向爆破裂縫法對(duì)煤層上覆老頂進(jìn)行卸壓，減小其垮落步距；
[0007](3)降沖:采用煤層注水法、大直徑鉆孔卸壓法或卸壓爆破法對(duì)煤體進(jìn)行卸壓；
[0008](4)效果檢驗(yàn):利用微震系統(tǒng)檢驗(yàn)步驟(1)的卸壓效果，利用電磁輻射和聲發(fā)射系統(tǒng)檢驗(yàn)步驟(2)的卸壓效果，利用鉆屑法和常規(guī)礦壓觀測(cè)檢驗(yàn)步驟(3)的卸壓效果；若卸壓效果未達(dá)到所需的效果，則重復(fù)相應(yīng)的步驟，直至達(dá)到所需的卸壓效果。
[0009]沖擊地壓的發(fā)生機(jī)理:
[0010]靜載與動(dòng)載結(jié)合誘發(fā)沖擊地壓:
_]O J+ σ d ^ Obmin[0012]Oj-靜載荷，來(lái)自于地壓、支承壓力
[0013]σ d-動(dòng)載荷，來(lái)自于頂板來(lái)壓、礦震
[0014]Gbnjin-誘發(fā)沖擊的最小載荷
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用立體式卸壓方法，通過減震、吸能和降沖，并采用多種卸壓方法相互補(bǔ)充，系統(tǒng)全面的對(duì)煤巖體進(jìn)行充分卸壓，降低了沖擊地壓發(fā)生的可能性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明中殘余震動(dòng)波的振動(dòng)速度一時(shí)間曲線圖；
[0017]圖2是本發(fā)明中沖擊能指數(shù)和單軸抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]本發(fā)明的具體步驟是⑴減震；(2)吸能；(3)降沖:
[0020](I)所述的減震原理:煤層內(nèi)的彈性能可由體變彈性能Uv、形變彈性能叫和頂板彎曲彈性能比3個(gè)部分組成，即:
[0021]U = Uv+Uf+Uw ⑴
[0022]其中頂板彎曲彈性能Uw為:
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種堅(jiān)硬頂板型沖擊地壓的立體式防治方法，其特征在于，具體步驟是: (1)減震:對(duì)聞位關(guān)鍵層頂板進(jìn)行卸壓爆破，切斷聞位關(guān)鍵層頂板，減小其跨落步距； (2)吸能:采用卸壓爆破法、定向水力裂縫法或定向爆破裂縫法對(duì)煤層上覆老頂進(jìn)行卸壓，減小其垮落步距； (3)降沖:采用煤層注水法、大直徑鉆孔卸壓法或卸壓爆破法對(duì)煤體進(jìn)行卸壓； (4)效果檢驗(yàn):利用微震系統(tǒng)檢驗(yàn)步驟(I)的卸壓效果，利用電磁輻射和聲發(fā)射系統(tǒng)檢驗(yàn)步驟(2)的卸壓效果，利用鉆屑法和常規(guī)礦壓觀測(cè)檢驗(yàn)步驟(3)的卸壓效果；若卸壓效果未達(dá)到所需的效果，則重復(fù)相應(yīng)的步驟，直至達(dá)到所需的卸壓效果。
【文檔編號(hào)】E21C41/16GK104005765SQ201410179358
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】陸菜平, 劉廣建, 劉洋, 左源耀 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)