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CN115263305B - 一种冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法 - Google Patents

一种冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法 Download PDF

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CN115263305B
CN115263305B CN202210895578.2A CN202210895578A CN115263305B CN 115263305 B CN115263305 B CN 115263305B CN 202210895578 A CN202210895578 A CN 202210895578A CN 115263305 B CN115263305 B CN 115263305B
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Xuzhou Mining Business Group Co ltd
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Jiangsu Guoneng Deep Well Safety Mining Technology Co ltd
Xuzhou Mining Business Group Co ltd
China University of Mining and Technology CUMT
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Abstract

本申请涉及一种冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,包括如下步骤:确定待卸压区域范围;基于所述待卸压区域范围确定卸压钻孔的施工参数,并基于冲击危险区域煤体强度确定割缝施工方案;其中,在割缝施工方案中,在卸压钻孔内实施伞状卸压缝进行卸压。本发明通过在卸压钻孔内设置伞状裂缝,能够在加大钻孔间距的情况下,实现深部高应力煤体的大范围卸压,达到浅部煤体低密度低强度卸压、深部煤体高密度高强度充分卸压的目的。

Description

一种冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法
技术领域
本申请属于冲击地压煤层卸压防冲技术领域,具体而言涉及一种冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法。
背景技术
冲击地压是一种典型的矿山动力现象,具有极大的危害性。这种动力现象瞬间将聚积在煤岩体中的大量弹性变形能以急剧、猛烈的形式释放,造成煤岩体破坏并产生强烈震动,动力将破碎煤岩抛向井巷采掘空间,发出强烈声响,造成设备损坏、井巷破坏以及人员伤亡等。截至2021年我国生产矿井中鉴定确认冲击地压矿井为144个,至少涉及195个主采煤层,冲击地压矿井的煤炭产量占我国煤炭总产量约12%,冲击地压已经成为制约我们深部煤炭资源安全高效开采主要制约因素。
目前针对具有冲击地压危险的煤层,卸压防治方法以煤体大直径钻孔卸压、煤层注水、煤体卸压爆破为主。煤层注水卸压解危时效差、煤体卸压爆破具有安全隐患,而煤体大直径钻孔卸压由于其施工的简便性已经冲击地压煤层主要的卸压解危技术方式。煤体大直径钻孔卸压钻孔间距越小、钻孔直径越大,效果越好。然而,由于煤体大直径钻孔卸压的孔径由浅至深保持不变,高密度、大直径钻孔往往对巷帮浅部煤体造成破坏,造成巷道帮部锚杆支护系统失效,加剧了巷道围岩的变形,影响巷道的正常使用。由矿压理论可知,巷道帮部浅部煤体处于塑性状态,不具备积聚弹性应变能的条件,而深部煤体是处于高应力且积聚弹性能的区域,如何能够减小巷帮浅部煤体的卸压密度与强度,同时增大深部煤体的卸压范围与强度,是亟待解决的难题。
发明内容
鉴于上述的分析,本发明旨在提供一种冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,用以解决现有卸压防治方法无法有效实现深部煤体卸压的问题。
本发明的目的是这样实现的:
一种冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,包括如下步骤:
确定待卸压区域范围;
基于所述待卸压范围确定卸压钻孔的施工参数,并基于冲击危险区域煤体强度确定割缝施工方案;其中,在割缝施工方案中,在卸压钻孔内实施伞状卸压缝进行卸压。
进一步地,在确定实施卸压范围前,还包括:基于目标区域内冲击危险区的等级评价结果,确定卸压时机。
进一步地,按照以下条件确定卸压工程时机:
对于强冲击危险区,卸压时机为:当强冲击危险区距离工作面不小于300m,且超前工作面60-70天开始实施卸压工程;
对于中等冲击危险区,卸压时机为:当中等冲击危险区距离工作面200-300m,且超前工作面50-60天开始实施卸压工程;
对于弱冲击危险区,卸压时机为:当弱冲击危险区距离工作面100-200m,且超前工作面30-40天开始实施卸压工程。
进一步地,所述确定待卸压区域范围的步骤为:
在具有冲击危险的煤层工作面巷道内进行应力监测与钻屑监测,根据监测到的数据得到煤体支承压力分布规律并绘制出支承压力曲线,确定支承压力峰值位置以及峰值与巷帮的距离l,则需要实施卸压的待卸压范围L为:
式中,l为支承压力峰值至巷帮的距离,m。
进一步地,所述卸压钻孔的施工参数包括卸压钻孔的深度、孔径和间距;根据冲击危险区的等级评价结果,确定卸压钻孔的间距D、深度H和孔径R,具体为:
强冲击危险的区域:r≤D<1.5r,R≤42mm,H=max(l+10,20)m;
中等冲击危险的区域:1.5r≤D<2.0r,R≤65mm,H=max(l+5,15)m;
弱冲击危险的区域:2.0r≤D<4.0r,R≤65mm,H=max(l,15)m;
其中,r为裂缝平均长度,D为卸压钻孔的间距,H为卸压钻孔的深度,R为卸压钻孔的孔径。
进一步地,在卸压钻孔内实施伞状卸压缝之前,还包括:获取冲击危险区域的煤体强度Rc,并基于获取的冲击危险区域的煤体强度Rc,按照下述条件确定实施割缝的喷嘴直径
当Rc≤10MPa,则Φ≥3.0mm;
当10<Rc<15MPa,则2.0≤Φ<3.0mm;
当Rc≥15MPa,则Φ≤2.0mm。
进一步地,割缝施工时,利用切割设备在卸压钻孔内由内向外依次施工多组伞状卸压缝,每组伞状卸压缝包括8-12条对称的裂缝,实施过程中通过控制切割时间来控制裂缝长度。
进一步地,当待卸压区域煤层赋存稳定,无产状变化时,多条裂缝的长度相同;
当待卸压区域靠近断层构造时,靠近断层构造一侧的裂缝长度大于远离断层构造一侧的裂缝长度;
当待卸压区域靠近褶曲构造,靠近褶曲构造轴部一侧的裂缝长度大于远离褶曲构造轴部一侧的裂缝长度。
进一步地,当待卸压区域煤层赋存稳定,无产状变化时,所有裂缝的切割时间为T、切割压力为P;
若断层落差大于煤层厚度,则靠近断层的一侧,延长切割时间至T1并加大切割压力至P1,T1=1.3T-1.5T,P1=1.2P-1.5P;
若断层落差小于煤层厚度,则靠近断层的一侧,延长切割时间至T3并加大切割压力至P3,T3=1.8-2T,P3=1.8P-2P;
若待卸压区域靠近背斜轴部的一侧,则延长切割时间至T5并加大压力至P5,T5=1.5T,P5=1.2P-1.5P;
若待卸压区域靠近向斜轴部的一侧,延长切割时间至T7并加大压力至P7,T7=2T,P7=1.2P-1.5P。
进一步地,所述卸压钻孔内相邻两组伞状卸压缝的间距Δl按下式确定:
冲击危险评价为强冲击危险的区域:Δl≤1.0m;
冲击危险评价为中等冲击危险的区域:1.0<Δl≤2.0m;
冲击危险评价为弱冲击危险的区域:2.0<Δl≤3.0m。
进一步地,在伞状卸压缝完成后,在卸压钻孔内部采用高压水流射流继续注水30min。
与现有技术相比,本发明至少可实现如下有益效果之一:
a)本发明提供的冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,根据冲击危险评价结果,确定实施卸压的时机;根据支承压力峰值位置,确定伞状卸压的起始位置与范围;根据煤体单轴抗压强度,确定高压水射流喷嘴参数,并确定伞状割缝布置形式;基于孔内切割裂纹长度,确定卸压钻孔间距。在小孔径的煤层卸压钻孔内利用高压水射流在煤体深部按照一定圆周角切缝,并形成伞状裂缝,能够在加大钻孔间距的情况下,实现深部高应力煤体的大范围卸压,达到浅部煤体低密度低强度卸压、深部煤体高密度高强度充分卸压的目的。
b)本发明提供的冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,不仅能够保证巷道锚杆支护结构的稳定,而且实现了高应力冲击危险区的精准卸压,达到防冲护巷的双重目标与事半功倍的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本说明书实施例中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法的流程图;
图2为本发明提供的冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法的平面布置示意图;
图3为图2中垂直钻孔的A-A剖面示意图;;
图4为图2中平行钻孔的B-B剖面示意图;
图5为待卸压区域靠近断层构造时伞状裂缝的示意图。
附图标记:
1-采空区;2-工作面;3-巷帮;4-卸压钻孔;5-伞状卸压缝;6-煤层;7-顶板;8-底板;9-断层构造。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
为便于对本申请实施例的理解,下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明,实施例并不构成对本申请实施例的限定。
在本发明实施例的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接可以是机械连接,也可以是电连接可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置,例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的,与它们在空间中的方位无关。
实施例1
本发明的一个具体实施例,如图1至图4所示,公开了一种冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,在卸压钻孔4实施伞状卸压缝5进行卸压,所述方法包括如下步骤:
步骤S1:基于目标区域内冲击危险区的等级评价结果,确定卸压时机。
在矿区内开展冲击危险性评价,按照冲击危险等级划分为强冲击危险区、中等冲击危险区和弱冲击危险区,并根据矿区冲击危险评价结果,确定实施卸压工程的时机。在确定实施卸压工程时机时,按照以下条件确定卸压工程时机:
对于强冲击危险区,卸压时机为:当强冲击危险区距工作面2的距离不小于300m,且超前工作面60-70天开始实施卸压工程;
对于中等冲击危险区,卸压时机为:当中等冲击危险区距工作面2的距离为200-300m,且超前工作面50-60天开始实施卸压工程;
对于弱冲击危险区,卸压时机为:当弱冲击危险区距工作面2的距离100-200m,且超前工作面30-40天开始实施卸压工程。
其中,如图2所示右边为采空区1,卸压工程的实施顺序为:由工作面2向停采线方向依次顺序施工。
步骤S2:确定需要卸压的待卸压范围。
具体的,在具有冲击危险的煤层工作面巷道内进行应力监测与钻屑监测,根据监测到的数据得到煤体支承压力分布规律并绘制出支承压力曲线,确定支承压力峰值位置以及峰值与巷帮3的距离l,则需要实施卸压的待卸压区域范围L为:
式中,l为支承压力峰值至巷帮(3)的距离,m。
也就是说,①当支承压力峰值距离巷帮3大于等于10m时,以巷帮3卸压钻孔4孔口为原点,从(l-5)m位置开始向前实施,共计10m;②当支承压力峰值距离巷帮3大于5m小于10m时,以巷帮3卸压钻孔4孔口为原点,在钻孔内应力峰值点位置开始向前实施,共计5m;③当支承压力峰值距离巷帮3小于5m时,仅采用卸压钻孔4卸压,孔内不实施伞状割缝。
步骤S3:基于所述待卸压范围确定卸压钻孔4的施工参数,并基于冲击危险区域煤体强度确定割缝施工方案;通过在卸压钻孔4内实施伞状卸压缝5进行卸压。
步骤S3-1:确定卸压钻孔4的施工参数,卸压钻孔4的施工参数包括卸压钻孔4的孔深、孔径、倾角、间距以及终孔位置等参数。煤层6钻孔施工时,在设计施工的起始位置,首先实施煤层6卸压钻孔4至终孔位置,实施煤层6卸压钻孔4的钻机向前移动继续实施下一个煤层6卸压钻孔4,直至完成所有预设位置卸压钻孔4的施工。
其中,根据冲击危险区的等级评价结果,确定卸压钻孔4的间距D、深度H和孔径R,具体如下:
①强冲击危险的区域:r≤D<1.5r,R≤42mm,H=max(l+10,20)m;
②中等冲击危险的区域:1.5r≤D<2.0r,R≤65mm,H=max(l+5,15)m;
③弱冲击危险的区域:2.0r≤D<4.0r,R≤65mm,H=max(l,15)m。
其中,r为卸压钻孔4内切割出的裂缝平均长度,D为卸压钻孔4的间距,H为卸压钻孔4的深度,R为卸压钻孔4的孔径。
卸压钻孔4深度参数同时满足伞状卸压缝5的位置与范围的要求。
煤层6卸压钻孔4倾角的确定方案为:煤层卸压钻孔4垂直巷道走向,开孔位于煤层6中部,且距离煤层6顶板7和底板8不小于1.5m,卸压钻孔4倾角与煤层6倾角平行。
现有煤层卸压使用的是大直径钻孔卸压,卸压钻孔直径大于100mm,从煤壁到煤体里卸压钻孔直径是不变的,但是施工大直径钻孔的钻机功率大,通常是液压钻机,液压钻机体积大,但受限于井下工作面巷道内有限空间,大体积钻机移动操作不便。本实施例采用小孔径的卸压钻孔(卸压钻孔直径不大于65mm),所使用得钻机体积小,移动施工操作灵活,可以在煤体内部应力高的区域扩孔,就解决了大钻机不能进入的问题,而且还能减小对浅部煤壁中锚网支护结构的影响,避免煤壁中的锚网支护失效而导致煤壁破坏失稳。
S3-2:获取冲击危险区域的煤体强度,并基于获取的冲击危险区域的煤体强度,确定割缝参数与施工工艺。
具体的,可以按国标GB/T 23561.7—2009测定煤的单轴抗压强度Rc;采用高压水射流实现卸压钻孔4内煤体伞状卸压缝5,高压水射流由双喷嘴钻头喷出,双喷嘴分布在钻头两侧,与钻头中心点连线成180°。
喷嘴直径选择按照下式确定:
①当切割区域煤体单轴抗压强度Rc≤10MPa,则喷嘴直径Φ≥3.0mm,优选直径为Φ3.0mm的喷嘴;
②当切割区域煤体单轴抗压强度10<Rc<15MPa,则喷嘴直径2.0≤Φ<3.0mm,优选直径为Φ2.5mm的喷嘴;
③当切割区域煤体单轴抗压强度Rc≥15MPa,则喷嘴直径Φ≤2.0mm,优选直径为Φ2.0mm的喷嘴。
在步骤S3-2中,割缝布置施工时,利用切割设备在卸压钻孔4内由内向外依次施工多组伞状卸压缝5。其中,伞状卸压缝是指卸压钻孔内同一位置处的多条、不同角度的割缝,多条割缝在卸压钻孔内呈放射状的伞状结构,如图4至图5所示。
带有双喷嘴的高压水射流钻头的钻机在已经实施完成卸压钻孔4内利用高压水射流完成伞状卸压缝5。具体采用直线分布双喷嘴高压水射流钻头,一次切割出两条裂缝,切割完成后旋转钻杆,旋转角度为30-45°,继续切割,反复旋转切割多次后,在卸压钻孔4内同一位置形成8-12条裂缝,可以通过控制切割时间来控制裂缝长度。例如,卸压钻孔内同一位置的8条裂缝为1组伞状卸压缝5,切割完成之后,利用高压水流进行洗孔,孔内多组伞状卸压缝5采用后退式实施方案,即首先实施煤层6卸压钻孔4至孔底位置,完成1组割缝后,向卸压钻孔4外退钻杆,按照确定组间距,实施下一组卸压钻孔4内伞状卸压缝5的施工,直至完成设计组数的伞状卸压缝5施工。
在裂缝实施过程中,通过控制切割时间来控制裂缝长度。具体而言,可以通过控制双喷嘴的参数(喷嘴直径),实现两侧喷出的高压水水压、流速、流量的不同,实现两侧裂缝长度不同。或者,在需要实施非对称割缝的区域,进行两轮割缝,先切割出对称的裂缝,然后更换为大喷嘴或者封堵其中一个喷嘴,进行第二轮割缝,此时只切割一侧,实现一个裂缝长,一侧裂缝短的目的。
考虑到待卸压区域煤层赋存状态及地层构造情况会影响到泄压效果,因此,本实施例在每一组割缝施工过程中,针对不同地质构造条件有针对性的制定割缝方案。以每组裂缝数量为8条为例,卸压钻孔4同一位置的8条裂缝长度参数按照下列原则确定:
①当待卸压区域煤层赋存稳定,无产状变化时,8条裂缝对称且裂缝的长度相同,施工时,8条裂缝的切割时间和压力均相同,所有裂缝的切割时间为T、切割压力为P;
②当待卸压区域靠近断层构造9时,如图5所示,靠近断层构造9一侧的裂缝长度大于远离断层构造一侧的裂缝长度。进一步的,根据断层落差与煤层厚度的关系,又分为以下两种情况:
(2.1)若断层落差大于煤层厚度,则靠近断层的一侧,延长切割时间至T1并加大切割压力至P1,切割时间为非断层侧的1.3-1.5倍,提高切割压力1.2-1.5倍,即T1=1.3T-1.5T,P1=1.2P-1.5P;而远离断层的一侧裂缝的切割时间T2=T、切割压力P2=P;使靠近断层一侧裂缝长度大于其它方向裂缝,形成非对称裂缝分布,裂缝切割至断层面后停止切割;
(2.2)若断层落差小于煤层厚度,则靠近断层的一侧,延长切割时间至T3并加大切割压力至P3,切割时间T3为非断层侧的1.8-2倍,提高切割压力1.2-1.5倍,即T3=1.8-2T,P3=1.8P-2P;而远离断层的一侧裂缝的切割时间T4=T、切割压力P4=P。上述方案使靠近断层一侧裂缝长度大于其它方向裂缝,形成非对称裂缝分布,裂缝切割至断层面后继续切割,以90°垂直断层面穿过断层,实现对断层面的贯穿卸压。由于靠近断层一侧煤体水平应力高,利用上述裂缝施工方案进行割缝,加大切割裂缝长度,可减小断层面的水平应力;切割至断层面后,一部分高压水进入断层面,降低断层面的摩擦力,降低断层滑移释放的能量,提高卸压效果;裂缝穿过断层面,可有效破坏断层面整体性,降低断层积聚的能量。
③当待卸压区域靠近褶曲构造,靠近褶曲构造轴部一侧的裂缝长度大于远离褶曲构造轴部一侧的裂缝长度。进一步的,根据向斜构造和背斜构造的差别,又分为以下两种情况:
(3.1)若待卸压区域靠近背斜轴部的一侧,则延长切割时间至T5并加大压力至P5,切割时间T5为远离背斜轴一侧的1.5倍,提高切割压力裂1.2-1.5倍,即T5=1.5T,P5=1.2P-1.5P;而远离背斜轴一侧裂缝的切割时间T6=T、切割压力P6=P。使靠近背斜轴部一侧裂隙长度大于其它方向裂缝,形成非对称裂缝分布;
(3.2)若待卸压区域靠近向斜轴部的一侧,延长切割时间至T7并加大压力至P7,切割时间T7为远离背斜轴一侧的2.0倍,提高切割压力裂1.2-1.5倍,即T7=2T,P7=1.2P-1.5P;而远离向斜轴部一侧裂缝的切割时间T8=T、切割压力P8=P。使靠近向斜轴部一侧裂隙长度大于其它方向裂缝,形成非对称裂缝分布。由于褶曲轴部,尤其是向斜轴部,水平应力集中,且煤层受水平挤压作用,更为密实,利用上述裂缝施工方案进行割缝,通过切割裂缝形成裂缝空间,煤层具有释放水平应力与变形的空间,达到释放压力与能量的目的。
本实施例中,卸压钻孔4内相邻两组伞状卸压缝5的间距Δl按下式确定:
①冲击危险评价为强冲击危险的区域:Δl≤1.0m;
②冲击危险评价为中等冲击危险的区域:1.0<Δl≤2.0m;
③冲击危险评价为弱冲击危险的区域:2.0<Δl≤3.0m。
进一步地,在伞状卸压缝5完成后,在卸压钻孔4内部采用高压水流射流继续注水30min,进一步排除卸压钻孔内部的煤粉,并对煤体进行润湿与软化。
与现有技术相比,本实施例提供的冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,是一种钻孔内利用高压水射流在冲击危险煤体深部进行切缝,并形成伞状裂缝的卸压防冲技术方法,具体将煤层钻孔卸压与高压水射流割缝相结合,在钻孔深部创造出深度卸压区,实现煤层不同区域的差异化卸压,满足了巷道支护的稳定与冲击地压危险的消除。本实施例的冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,可以利用小直径钻机实施煤层钻孔至冲击危险区,利用高压水射流定向割缝在钻孔圆周面上均匀割缝,然后形成伞状卸压缝,达到扩展卸压范围的目的,实现了卸压钻孔内部的差异化卸压,浅部卸压范围小利于保护巷道支护稳定性、深部卸压范围大,利于消除冲击危险性。
以上所述的具体实施方式,对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本申请的具体实施方式而已,并不用于限定本申请的保护范围,凡在本申请的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,其特征在于,包括如下步骤:
确定待卸压区域范围;
基于所述待卸压区域范围确定卸压钻孔的施工参数,并基于冲击危险区域煤体强度确定割缝施工方案;其中,在割缝施工方案中,在卸压钻孔内实施伞状卸压缝进行卸压;
割缝施工时,利用切割设备在卸压钻孔内由内向外依次施工多组伞状卸压缝,每组伞状卸压缝包括8-12条对称的裂缝,实施过程中通过控制切割时间来控制裂缝长度;
当待卸压区域煤层赋存稳定,无产状变化时,多条裂缝的长度相同;
当待卸压区域靠近断层构造时,靠近断层构造一侧的裂缝长度大于远离断层构造一侧的裂缝长度;
当待卸压区域靠近褶曲构造,靠近褶曲构造轴部一侧的裂缝长度大于远离褶曲构造轴部一侧的裂缝长度。
2.根据权利要求1所述的冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,其特征在于,在确定实施卸压范围前,还包括:基于目标区域内冲击危险区的等级评价结果,确定卸压时机。
3.根据权利要求2所述的冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,其特征在于,按照以下条件确定卸压工程时机:
对于强冲击危险区,卸压时机为:当强冲击危险区距离工作面不小于300m,且超前工作面60-70天开始实施卸压工程;
对于中等冲击危险区,卸压时机为:当中等冲击危险区距离工作面200-300m,且超前工作面50-60天开始实施卸压工程;
对于弱冲击危险区,卸压时机为:当弱冲击危险区距离工作面100-200m,且超前工作面30-40天开始实施卸压工程。
4.根据权利要求1所述的冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,其特征在于,所述确定待卸压区域范围的步骤为:
在具有冲击危险的煤层工作面巷道内进行应力监测与钻屑监测,根据监测到的数据得到煤体支承压力分布规律并绘制出支承压力曲线,确定支承压力峰值位置以及峰值与巷帮的距离l,则需要实施卸压的待卸压范围L为:
式中,l为支承压力峰值至巷帮的距离,m。
5.根据权利要求1所述的冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,其特征在于,所述卸压钻孔的施工参数包括卸压钻孔的深度、孔径和间距;根据冲击危险区的等级评价结果,确定卸压钻孔的间距D、深度H和孔径R,具体为:
强冲击危险的区域:r≤D<1.5r,R≤42mm,H=max(l+10,20)m;
中等冲击危险的区域:1.5r≤D<2.0r,R≤65mm,H=max(l+5,15)m;
弱冲击危险的区域:2.0r≤D<4.0r,R≤65mm,H=max(l,15)m;
其中,r为裂缝平均长度,D为卸压钻孔的间距,H为卸压钻孔的深度,R为卸压钻孔的孔径。
6.根据权利要求1所述的冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,其特征在于,在卸压钻孔内实施伞状卸压缝之前,还包括:获取冲击危险区域的煤体强度Rc,并基于获取的冲击危险区域的煤体强度Rc,按照下述条件确定实施割缝的喷嘴直径
当Rc≤10MPa,则Φ≥3.0mm;
当10<Rc<15MPa,则2.0≤Φ<3.0mm;
当Rc≥15MPa,则Φ≤2.0mm。
7.根据权利要求1所述的冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,其特征在于,当待卸压区域煤层赋存稳定,无产状变化时,所有裂缝的切割时间为T、切割压力为P;
若断层落差大于煤层厚度,则靠近断层的一侧,延长切割时间至T1并加大切割压力至P1,T1=1.3T-1.5T,P1=1.2P-1.5P;
若断层落差小于煤层厚度,则靠近断层的一侧,延长切割时间至T3并加大切割压力至P3,T3=1.8-2T,P3=1.8P-2P;
若待卸压区域靠近背斜轴部的一侧,则延长切割时间至T5并加大压力至P5,T5=1.5T,P5=1.2P-1.5P;
若待卸压区域靠近向斜轴部的一侧,延长切割时间至T7并加大压力至P7,T7=2T,P7=1.2P-1.5P。
8.根据权利要求1所述的冲击地压煤层钻孔深部割缝卸压防冲方法,其特征在于,所述卸压钻孔内相邻两组伞状卸压缝的间距Δl按下式确定:
冲击危险评价为强冲击危险的区域:Δl≤1.0m;
冲击危险评价为中等冲击危险的区域:1.0<Δl≤2.0m;
冲击危险评价为弱冲击危险的区域:2.0<Δl≤3.0m。
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