一种冲击地压源头防治方法与流程

1.本发明涉及地压防止技术领域，具体涉及一种冲击地压源头防治方法。


背景技术：

[0002][0003]
现有以防冲监测及煤层卸压为主要预防性措施，是现阶段防治冲击地压的主要手段，现阶段来看，现有防治手段，虽对冲击地压的发生有一定的预防作用，但措施相对被动，防治效果不明显。


技术实现要素：

[0004]
本发明采用的技术方案为：一种冲击地压源头防治方法，包括：
[0005]
人工解放层位的选择，通过确定煤层上覆岩层赋存情况，确定引发冲击地压的主关键层位，将所述主关键层位确定人工解放层首选层；
[0006]
人工解放层的爆破，在所述人工解放层施工巷道的顶板上向着高位岩层开设高位爆破孔，完成高位爆破孔的施工后，对高位岩层进行爆破。
[0007]
进一步地，所述主关键层位的选择原则包括：根据上覆岩层各层位厚度及岩性，选取厚度较大单轴抗压强度大的坚硬的砂岩、花岗岩主为主关键层位；
[0008]
或者，根据煤层开挖厚度、岩层碎涨系数确定煤层开采后裂隙带发育高度，基于此将裂隙带及裂隙以上坚硬厚岩层作为主关键层位。
[0009]
更进一步地，构建人工解放层施工巷道，在煤层工作面沿空顺槽方向，以向上倾斜方式向煤层顶板进行高位钻场施工，施工至设计高度后，沿煤层工作面的沿空顺槽方向施工至距煤层工作面停采线处，以向下倾斜方式施工至煤层工作面的沿空顺槽。
[0010]
更进一步地，所述人工解放层的爆破前包括：在构建所述人工解放层施工巷道时，以14
°‑
16
°
仰角向煤层顶板施工高位钻场，其中，所述设计高度为煤层顶板上方22-25m。
[0011]
在构建所述人工解放层施工巷道时，沿煤层工作面的沿空顺槽方向施工至距煤层工作面停采处，以-14
°‑
16
°
倾角施工至煤层工作面的沿空顺槽。
[0012]
更进一步地，所述高位岩层爆破孔一组施工4个，其中，4个爆破孔编号分别为1#爆破孔、2#爆破孔、3#爆破孔和4#爆破孔；
[0013]
所述1#爆破孔、所述2#爆破孔、所述3#爆破孔和所述4#爆破孔从所述人工解放层施工巷道顶板上选取同一基点，其中，所述1#爆破孔与水平面负方向的水平夹角24
°
，所述2#爆破孔与水平面负方向的水平夹角40
°
，所述3#顶板爆破孔与水平面负方向的水平夹角86
°
；所述4#爆破孔与水平面正方向的水平夹角37
°
，且所述4#爆破孔的末端位置水平投影位于工作面沿空侧煤柱与临近采空区交接处。
[0014]
更进一步地，所述1#爆破孔、所述2#爆破孔、所述3#爆破孔和所述4#爆破孔均贯穿所述人工解放层。
[0015]
更进一步地，对所述人工解放层进行爆破时，爆破长度以能覆盖坚硬岩层厚度为
下限，爆破后，采用钻孔窥视仪，窥视爆破效果，根据窥视结果，调整爆破参数。
[0016]
本发明的有益效果：
[0017]
1、通过爆破破坏冲击地压关键层位的完整性，降低关键层位大面积悬顶造成的静载同时能减小冲击关键层位极限跨距，防止大面积巨厚岩层断裂、滑移造成的动载诱发冲击。
[0018]
2、通过爆破形成高位岩层破碎带，增大垮落带高度，通过顶板碎涨，给更高位岩层提供点支撑，减小更高位岩层垮落的冲击势能释放距离。
[0019]
4、爆破之后，在高位岩层与煤层之间形成卸压缓冲带，高位岩层动作时，卸压缓冲带对岩层动作释放的能量缓冲耗散，阻断能量传递。
附图说明
[0020]
构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0021]
图1是本发明实施例的人工解放层源头防冲原理示意图；
[0022]
图2是本发明实施例的人工解放层施工巷示意图；
[0023]
图3是本发明实施例的人工解放层爆破孔施工示意图；
[0024]
图4是本发明实施例的人工解放层能量耗散示意图。
具体实施方式
[0025]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]
参见图1至图4，如图1至图4所示，一种冲击地压源头防治方法，包括：
[0027]
人工层位的选择：
[0028]
通过确定煤层上覆岩层赋存情况，根据采煤工作面钻孔柱状图，确定引发冲击地压的主关键层位，根据主关键层位确定人工解放层首选层。
[0029]
其中，所述主关键层位的选择原则包括：根据上覆岩层各层位厚度及岩性，选取厚度较大单轴抗压强度大的坚硬的砂岩、花岗岩主为主关键层位；
[0030]
或者，根据煤层开挖厚度、岩层碎涨系数确定煤层开采后裂隙带发育高度，通过施工顶板窥视孔对验证裂隙带发育高度(按照煤层厚度的5-8 倍确定裂隙带发育高度，然后通过顶板窥视孔验证)，基于此将裂隙带及裂隙以上坚硬厚岩层作为主关键层位(一般为煤层上方100m范围内)；
[0031]
以实验矿井为例，开采煤层厚度约8.4m，煤层开采后，上覆岩层垮落，岩石垮落后按照1.2～1.4倍碎涨系数，计算8.4m煤层开采后，其上方21～ 42m岩层垮落后(垮落带高度计算按照煤层厚度3-5倍计算)，能对煤层开挖空间形成有效充填，充填后的空间与与上附岩层形成碎石点接触，形成碎涨支撑带，其更高位岩层，形成岩层裂隙带，根据煤层钻孔柱状图显示，煤层顶板上方40.0-60.0m之间赋存有厚度超过15m的砂岩组，基于以上分析，最终确定，煤层上方40-60m范围内砂岩层为人工解放层施工巷道的施工区域。
[0032]
人工解放层施工巷道的构建：
[0033]
在煤层工作面沿空顺槽方向，以14
°‑
16
°
仰角(仰角太大，不便于施工，仰角小施工工程量大，故综合考虑掘进施工机械最大爬坡角度，施工工程量，选择15
°
仰角)向煤层顶板施工高位钻场，其中，所述设计高度为煤层顶板上方22-25m(高位钻场高度确定遵守两个原则，第一大于垮落带高度，第二由关键层至措施巷垂距控制在70m以下，便于爆破装药施工)。
[0034]
然后，沿煤层工作面的沿空顺槽方向施工至距煤层工作面停采线处(人工解放层施工至停采线处，能实现对工作面的有效覆盖)，以-14
°ꢀ‑
16
°
(仰角太大，不便于施工，仰角小施工工程量大，故综合考虑掘进施工机械最大爬坡角度，施工工程量，选择15
°
仰角)倾角施工至煤层工作面的沿空顺槽。
[0035]
人工解放层的爆破：
[0036]
在人工解放层通道内使用定向钻机，由人工解放层通道顶板向上施工高位岩层爆破孔，高位岩层爆破孔一组施工爆破孔4个，其中三个面向工作面内施工，1个钻孔面向工作面沿空巷道施工，由工作面内向巷道方向分别给4个爆破孔编号分别为1#爆破孔、2#爆破孔、3#爆破孔和4#爆破孔。
[0037]
其中，所述1#爆破孔、所述2#爆破孔、所述3#爆破孔和所述4# 爆破孔从所述人工解放层施工巷道顶板上选取同一基点，其中，所述1# 爆破孔与水平面负方向的水平夹角24
°
，所述2#爆破孔与水平面负方向的水平夹角40
°
，所述3#顶板爆破孔与水平面负方向的水平夹角 86
°
；所述4#爆破孔与水平面正方向的水平夹角37
°
，且所述4#爆破孔的末端位置水平投影位于工作面沿空侧煤柱与临近采空区交接处。
[0038]
所述1#爆破孔、所述2#爆破孔、所述3#爆破孔和所述4#爆破孔均贯穿所述人工解放层，施工完顶板高位岩层爆破孔后，进行高位岩层顶板爆破，爆破装长度以能覆盖坚硬岩层厚度为下限，爆破后，采用钻孔窥视仪，窥视爆破效果，根据窥视结果，调整爆破参数。
[0039]
爆破形成解放层后，既解决了诱发冲击地压事故的关键层位，又在高位岩层和煤层之间形成缓冲耗散区域，有效的阻断诱发冲击地压能量的产生和传播吗，实现冲击地压事故的源头治理。
[0040]
效果验证：
[0041]
(1)巷道周围煤岩体应力状态，人工解放层施工前后，利用ct 探测，对人工解放层解放区域和未解放层区域的煤岩体应力状态进行探测，探测结果显示，人工解放层解放区域井巷围岩体应力明显低于未施工解放层区域。
[0042]
(2)回采期间上覆岩层活动情况，工作面回采期间，利用矿井微震监测系统对煤层上覆岩层运动情况进行监测，通过对人工解放层区域与未施工人工解放层微震事件，明显得出解放层解放区域的沿空侧巷道所受静载明显下降，微震事件频次能量明显下降，大能量微震事件得到杜绝。
[0043]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。