本發(fā)明涉及在遺留煤柱下進(jìn)行采掘作業(yè)時(shí)，進(jìn)行沖擊地壓防治的一種方法。這種沖擊地壓的防治方法，主要適用在近距離煤層群開(kāi)采條件下，當(dāng)上方煤層回采過(guò)程中存在遺留煤柱時(shí)，對(duì)下方煤層帶來(lái)高應(yīng)力集中現(xiàn)象，使其沖擊危險(xiǎn)性增加，針對(duì)這種情況進(jìn)行的沖擊地壓防治方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于賦存有多煤層的礦區(qū)，煤層群聯(lián)合開(kāi)采是一種經(jīng)濟(jì)高效的開(kāi)采手段。對(duì)于沖擊地壓礦井而言，選擇合理的煤層作為保護(hù)層進(jìn)行開(kāi)采，可以有效的降低被保護(hù)層的煤體應(yīng)力，達(dá)到預(yù)先卸壓的效果。但在保護(hù)層開(kāi)采過(guò)程中，受地質(zhì)構(gòu)造或煤層賦存條件影響，部分區(qū)域不可避免要留設(shè)一部分煤柱，比如斷層保護(hù)煤柱、大巷煤柱等。此類(lèi)煤柱由于周?chē)鷧^(qū)域采空從而造成煤柱體成為高應(yīng)力集中區(qū)，當(dāng)煤柱尺寸較大時(shí)(寬度＞20m)，高應(yīng)力向下傳遞，從而造成煤柱下方被保護(hù)層的高應(yīng)力集中現(xiàn)象，當(dāng)下方煤層在該區(qū)域進(jìn)行采掘作業(yè)時(shí)，極易發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害。
目前，針對(duì)上方煤層遺留煤柱區(qū)域造成的高應(yīng)力現(xiàn)象，主要采用在下方煤層采掘過(guò)程中對(duì)煤體進(jìn)行卸壓的方法。目前煤體卸壓方法主要有大孔徑鉆孔和煤層爆破等手段。采用上述手段后，能夠緩解采場(chǎng)圍巖內(nèi)的應(yīng)力集中程度，達(dá)到卸壓的目的。但由于上方遺留煤柱仍然存在，使得采場(chǎng)圍巖的高應(yīng)力來(lái)源并沒(méi)有消失，隨著時(shí)間的增加，圍巖內(nèi)在應(yīng)力還會(huì)重新升高，需要二次卸壓甚至多輪卸壓，從而使得沖擊地壓的防治工作大大增加。而要從根本上解決問(wèn)題，就必須對(duì)上方煤層的遺留煤柱進(jìn)行處理，但由于煤柱位于采空區(qū)內(nèi)，若采用大孔徑鉆孔，鉆孔數(shù)量多、深度大，且鉆孔需要通過(guò)煤層間的巖石，工程量太大；若采用爆破卸壓方法的，由于采空區(qū)內(nèi)積聚大量瓦斯，爆破過(guò)程中一旦出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象，極易引起瓦斯爆炸，造成更為嚴(yán)重的事故。因此，目前針對(duì)遺留煤柱區(qū)域的沖擊地壓防治，仍然是以本煤層的多輪卸壓為主，無(wú)法從根本上解決煤柱本身產(chǎn)生的高應(yīng)力問(wèn)題。
煤層注水在煤礦開(kāi)采過(guò)程中較為常見(jiàn)，其主要目的是為了防治防滅火的需要，有研究表明，煤層在浸水之后，其承載強(qiáng)度降低，沖擊屬性下降。另外隨著頁(yè)巖氣開(kāi)采的發(fā)展，高壓水致裂技術(shù)也日趨成熟，目前在煤礦上已開(kāi)始應(yīng)用水力壓裂處理堅(jiān)硬頂板，但工藝較為復(fù)雜。因此，采用高壓注水的方法去處理采空區(qū)的遺留煤柱是沖擊地壓防治的一種新方法，既能降低工程量，又可以避免次生災(zāi)害。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種遺留煤柱下沖擊地壓防治方法，使用該方法能夠從根本上對(duì)高應(yīng)力來(lái)源進(jìn)行消除，既能夠減少卸壓工程量，又具備較高的安全性，具有良好的防治效果。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
(1)選擇一個(gè)受上方遺留煤柱影響且具有沖擊危險(xiǎn)的回采工作面；
(2)根據(jù)采掘情況和地質(zhì)條件，將采空區(qū)內(nèi)遺留煤柱的位置、尺寸標(biāo)注在采掘工程平面圖上，并分析與當(dāng)前回采工作面的位置關(guān)系；
(3)根據(jù)上方煤柱與順槽巷道的位置關(guān)系，進(jìn)行鉆孔設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)要求終孔位置位于煤柱的中心區(qū)域，高度位于上方煤層的中間，孔間距為20m，沿巷道走向布置；
(4)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆孔施工前要確定好鉆機(jī)的角度，施工過(guò)程中要注意觀察，并記錄鉆頭進(jìn)入上方煤層時(shí)的鉆孔深度；
(5)鉆孔到位后，安裝高壓注水管，并利用高壓封孔器進(jìn)行封孔，封孔位置根據(jù)上方煤層位置，要求深入煤層1m左右；
(6)開(kāi)始注水，初始注水壓力在15mpa，待孔內(nèi)注滿水之后，注水壓力增加至25mpa，進(jìn)行水力壓裂；
(7)當(dāng)注水時(shí)間超過(guò)2個(gè)小時(shí)，或者注水壓力降至5mpa以下時(shí)，停止注水，將注水管路拆卸，并進(jìn)行下一個(gè)孔的注水工作。
本發(fā)明的有益效果：在采空區(qū)遺留煤柱內(nèi)進(jìn)行高壓注水，能夠使煤柱內(nèi)的弱面進(jìn)一步發(fā)育，從而起到弱化煤體的作用，使得降低了煤柱內(nèi)高應(yīng)力向底板的傳遞作用，進(jìn)而減少或消除煤柱下方回采工作面的沖擊危險(xiǎn)。該方法鉆孔間距在20m左右，能夠大大降低鉆孔工程量，而采用高壓注水不會(huì)引燃采空區(qū)內(nèi)的瓦斯，具有工程量小，安全系數(shù)高、卸壓效果好的特點(diǎn)。
附圖
圖1本發(fā)明高壓注水鉆孔示意圖。
在上述附圖中，其中，1-遺留煤柱，2-封孔器，3-壓裂縫隙，4-注水管路，5-注水泵站，6-工作面巷道。
具體實(shí)施方式
一種遺留煤柱下沖擊地壓的防治方法，如圖1所示。其步驟如下：
選擇一個(gè)受上方遺留煤柱影響的回采工作面，煤柱寬度在20m以上，垂直距離不超過(guò)50m。對(duì)煤柱尺寸和當(dāng)前工作面的布置進(jìn)行分析，確定兩者之間的位置關(guān)系，并繪制平面圖和剖面圖。
根據(jù)所繪制的平、剖面圖，進(jìn)行鉆孔施工設(shè)計(jì)，施工位置為工作面順槽巷道，鉆孔終孔位置應(yīng)位于煤柱中心區(qū)域，高度在煤柱所在煤層中間為宜，如附圖1所示。
安裝鉆機(jī)進(jìn)行施工，根據(jù)施工工程量和現(xiàn)場(chǎng)條件選擇合適的鉆機(jī)進(jìn)行作業(yè)，施工前應(yīng)采用測(cè)繪工具確定鉆機(jī)擺放的角度，鉆孔直徑為75mm，鉆孔走向間距為20m。
施工過(guò)程中，要做好記錄，對(duì)煤層上方的巖層厚度進(jìn)行記錄，對(duì)進(jìn)行入上方煤層時(shí)的鉆孔深度進(jìn)行記錄，在鉆孔到位后，拆除鉆桿并將鉆機(jī)移至下一個(gè)鉆孔位置進(jìn)行施工。
在已施工完的鉆孔安裝高壓注水管路，注水泵利用工作面的乳化液泵站，注水管選擇25mm*8.5mm-50mpa/2m的無(wú)縫鋼管，封孔器選擇水力膨脹式封孔器，封孔位置位于進(jìn)入煤層1m的位置。
管路安裝完畢后，先對(duì)封孔器內(nèi)注入高壓水，待封孔器膨脹后達(dá)到封孔目的之后，再將泵站管路接到注水管路上進(jìn)行注水。
注水開(kāi)始時(shí)，泵站壓力先調(diào)至15mpa，待孔內(nèi)區(qū)域充滿水之后，再將泵站壓力增加至25mpa，進(jìn)行高壓注水。注水時(shí)間控制在2小時(shí)，或者水壓下降至5mpa以下。
注水完成后，拆卸完注水管路后，并對(duì)注水孔進(jìn)行封孔，封孔材料選擇水泥砂漿，封孔長(zhǎng)度不低于3m。
以上為本發(fā)明的較佳實(shí)施案例以及設(shè)計(jì)圖式，上述較佳實(shí)施案例以及設(shè)計(jì)圖式僅是舉例說(shuō)明，并非用于限制本發(fā)明的權(quán)利范圍，凡以均等的技術(shù)手段、或?yàn)?br/>
本技術(shù)：
專(zhuān)利范圍所涵蓋的權(quán)利范圍而實(shí)施者，均不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。