一種利用充填方式防治沖擊地壓的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，是涉及一種煤礦防治沖擊地壓的方法，特別 是涉及一種利用充填方式防治沖擊地壓的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 沖擊地壓是威脅采礦行業(yè)安全生產(chǎn)的重大災(zāi)害。隨著我國煤礦資源開采逐漸向深 部發(fā)展，沖擊地壓的發(fā)生頻次越來越大，其危害性也愈加增大；造成巷道圍巖破壞、垮塌及 人員傷亡事故，對煤礦安全生產(chǎn)造成極大的危害。井下一旦發(fā)生沖擊地壓，會造成巷道變形 片幫、冒頂、底鼓、摧毀支架、堵塞巷道甚至頂?shù)装搴蠑n，因而影響通風(fēng)或顛翻設(shè)備造成生產(chǎn) 中斷，還可能對作業(yè)人員構(gòu)成人身傷害，甚至造成死亡事故。因此，沖擊地壓安全治理問題 一直是煤炭資源開發(fā)面臨的世界性技術(shù)難題。
[0003] 申請?zhí)枮?013105499346的中國專利《利用抽幫充填防治沿空巷道沖擊地壓的方 法》，采用爆破將松動的幫部煤體抽出拋擲到巷道中，充填部分巷道，形成大范圍卸壓保護(hù) 帶；但是，該技術(shù)方案沒有從采空區(qū)充填入手，煤柱松動爆破具有局限性，不能完全有效治 理頂板斷裂型、煤體壓縮型沖擊地壓。
[0004] 論文《基于沖擊地壓防治的深井沿空留巷充填材料研宄》，主要進(jìn)行了可壓縮充填 體的成型出磨、養(yǎng)護(hù)等生產(chǎn)系統(tǒng)研宄；但是其沒有從充填方法上入手研宄。
[0005] 沖擊地壓的機(jī)理及防治技術(shù)研宄是目前國際采礦和巖石力學(xué)領(lǐng)域公認(rèn)的難題。我 國從二十世紀(jì)八十年代初開始進(jìn)行沖擊地壓研宄，歷經(jīng)三十多年，在理論研宄、預(yù)測防治技 術(shù)與裝備方面均取得了大量研宄成果。對沖擊地壓發(fā)生機(jī)理有了一定認(rèn)識，同時(shí)發(fā)展了鉆 肩法、電磁輻射法、微震法、開采保護(hù)層、煤層注水、鉆孔卸壓、爆破卸壓等沖擊地壓預(yù)測防 治技術(shù)，創(chuàng)新了采動應(yīng)力監(jiān)測、電荷監(jiān)測、深孔爆破斷頂斷底卸壓、大直徑鉆孔卸壓、水力壓 裂等沖擊地壓預(yù)測防治技術(shù)。
[0006] 以往沖擊地壓超前支護(hù)采用錨網(wǎng)（索）加多排單體支柱、O型棚或超前支架的強(qiáng) 支護(hù)方式，費(fèi)用相當(dāng)高，且均不能有效避免沖擊的發(fā)生；經(jīng)調(diào)查研宄發(fā)現(xiàn)：充填防沖開采是 一種有效治理沖擊地壓的采煤方法。利用充填防沖開采，可以有效改善強(qiáng)支護(hù)方式，從總體 上減少支護(hù)成本，降低次生應(yīng)力集中系數(shù)，實(shí)現(xiàn)安全開采沖擊危險(xiǎn)煤層，安全掘巷，有效治 理沖擊地壓。
[0007] 學(xué)術(shù)界從充填體對巖層移動的控制機(jī)制研宄分析，提出了許多理論研宄，但這些 研宄都從頂板控制理論方面著手研宄充填對地表的控制，未從充填方面研宄預(yù)防沖擊地 壓，未從煤巖體的應(yīng)力應(yīng)變控制方面出發(fā)，而本發(fā)明則是從充填防沖角度入手研宄充填防 治沖擊地壓。
[0008] 傳統(tǒng)的充填采煤法的目的是解決"三下一上"（水體下，鐵路下，建筑物下，承壓水 體上）煤層開采問題，減緩地表下沉，保護(hù)地下水開采，矸石不上井，消除煤炭自燃等方面 設(shè)計(jì)服務(wù)，但從未在沖擊地壓的防治治理上應(yīng)用過。
[0009] 傳統(tǒng)的充填開采存在充填率高、接頂要求高、投資高等缺點(diǎn)，而充填防沖開采能夠 避開以上要求，且具有投資少，收益高，防沖效果特別突出的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效治理沖擊地壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種利用充填方式防治沖擊地壓的方法， 該方法能夠建立頂板-煤體-支架-防沖體-底板耦合防沖支護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于具有沖擊危 險(xiǎn)性的沖擊地壓礦井，達(dá)到治理沖擊地壓的效果。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種利用充填方式防治沖擊地壓 的方法，包括如下步驟：
[0012] 步驟一：采煤機(jī)割煤進(jìn)刀，刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，充填防沖液壓支架護(hù)幫、護(hù)頂；
[0013] 步驟二：工作面推進(jìn)適當(dāng)距離后，采用充填防沖材料通過充填防沖液壓支架對采 空區(qū)實(shí)施充填防沖；隨著充填作業(yè)的不斷推進(jìn)，充填防沖材料不斷累積壓實(shí)，形成整體支撐 上覆巖層的充填防沖膠結(jié)承載體，即防沖體；充填防沖液壓支架前回采與充填防沖液壓支 架后充填作業(yè)同步進(jìn)行，即架前割煤，架后充填；待充填作業(yè)達(dá)到要求后，工作面充填采煤 完成一個(gè)作業(yè)循環(huán)；
[0014] 步驟三：推移刮板輸送機(jī)，進(jìn)行下一作業(yè)循環(huán)。
[0015] 步驟二中所述的充填防沖材料為礦井防治沖擊地壓專用防沖讓壓緩沖減震復(fù)合 材料。
[0016] 步驟二中所述的充填作業(yè)采用完全充填或部分充填。
[0017] 步驟二中所述的充填作業(yè)的充填方式為固體充填、膏體充填或高水材料充填。
[0018] 本發(fā)明從控制煤巖層應(yīng)力集中問題出發(fā)，根據(jù)沖擊地壓失穩(wěn)理論，以公式
為計(jì)算基礎(chǔ)，進(jìn)行充填防沖分析；式中，外因 P-煤巖體應(yīng) 力，內(nèi)力Ke-煤巖體沖擊傾向性，〇。-峰值抗壓強(qiáng)度，q-煤巖體上部載荷。
[0019] P可由在外部載荷下頂?shù)装遄冃蜗鄬σ平鸫笮〉母淖儯斐擅后w彈性能集聚， 造成沖擊地壓的發(fā)生。采用本發(fā)明的方法可使采空區(qū)的防沖體承載上覆巖層的大部分載 荷，從根本上改變了采場覆巖破壞特征，與傳統(tǒng)開采中采場圍巖破壞特征及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律 有著較大的區(qū)別，改變了煤巖體應(yīng)力的大小，防止應(yīng)力過分集中。
[0020] 本發(fā)明的有益效果：
[0021] 本發(fā)明具有主動支護(hù)能力強(qiáng)、整體性強(qiáng)、提供初撐力快、抗壓、抗拉、耐久、讓壓、防 水、防火、吸能、廉價(jià)、便于操作、充填作業(yè)快、使用人員少、充填作業(yè)簡單、能夠減少巷道維 修量、降低費(fèi)用支出等優(yōu)點(diǎn)。
[0022] (1)主動支護(hù)能力強(qiáng)：能夠支撐上覆巖層，本身強(qiáng)度高，抗壓能力強(qiáng)；
[0023] (2)整體性強(qiáng)、提供初撐力快：能夠使上覆巖層在有彎曲下沉傾向時(shí)及時(shí)得到支 撐，能夠降低超前支撐壓力，縮短超前支撐壓力范圍，分擔(dān)巷道承受的壓力，減少因巷道返 修問題帶來的人力、物力的損耗；
[0024] (3)抗壓、抗拉：能夠使上覆巖層保持完整，防止頂板斷裂，防止其產(chǎn)生周期來壓； 防沖體整體作為煤體的替代品，補(bǔ)充原來空間的缺陷，防止沖擊地壓的發(fā)生；
[0025] (4)耐久：防沖體能夠長期存放于巖層之中，長期作為地下支撐體，控制防止沖擊 地壓的發(fā)生；
[0026] (5)防水：能夠防止上覆含水層破壞，防止地下承壓水因壓力釋放危及礦井安全， 實(shí)現(xiàn)保水開采；
[0027] (6)防火：防止充填體因時(shí)間過長發(fā)生自燃，或者產(chǎn)生有毒氣體，危及人員及設(shè)備 安全。