阅读说明：本技术 一种减轻冲击地压灾害的卸压方法 (Pressure relief method for relieving rock burst disaster ) 是由 康红普 翟德元 张镇 于 2020-05-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及煤矿安全开采技术领域,尤其涉及一种减轻冲击地压灾害的卸压方法。一种减轻冲击地压灾害的卸压方法,包括如下步骤在基本顶和/或直接顶中布置传感器以对基本顶和/或直接顶进行监测；在基本顶中布设超长孔；在超长孔内进行水力压裂围岩预裂和/或爆破围岩预裂。该减轻冲击地压灾害的卸压方法,通过在基本顶和/或直接顶中布置传感器,能够实现对基本顶和/或直接顶进行大数据集成分析,获取围岩的应力集中程度、围岩运动、破裂倾向性,为后续步骤中对围岩进行弱化的时机、位置、范围提供依据。通过在基本顶中布设超长孔,并在超长孔内进行水力压裂围岩预裂和/或爆破围岩预裂,能够起到弱化基本顶的目的。(The invention relates to the technical field of coal mine safety mining, in particular to a pressure relief method for relieving rock burst disasters. A pressure relief method for mitigating a rock burst hazard comprising the steps of deploying sensors in a base roof and/or a direct roof to monitor the base roof and/or the direct roof; arranging an overlong hole in the basic roof; and performing hydraulic fracturing surrounding rock pre-cracking and/or blasting surrounding rock pre-cracking in the ultra-long hole. According to the pressure relief method for relieving the rock burst disaster, the sensors are arranged in the basic roof and/or the direct roof, so that the large data integration analysis of the basic roof and/or the direct roof can be realized, the stress concentration degree, the surrounding rock movement and the fracture tendency of the surrounding rock are obtained, and a basis is provided for the weakening time, position and range of the surrounding rock in the subsequent steps. The purpose of weakening the basic roof can be achieved by arranging the overlong hole in the basic roof and performing hydraulic fracturing surrounding rock pre-splitting and/or blasting surrounding rock pre-splitting in the overlong hole.)

一种减轻冲击地压灾害的卸压方法

技术领域

本发明涉及煤矿安全开采技术领域，尤其涉及一种减轻冲击地压灾害的卸压方法。

背景技术

煤矿冲击地压是对煤矿安全生产危害极大的动力灾害，一般伴随煤矿采掘过程的进行而发生。冲击地压的致因与煤层上方覆岩条件有关，通常来说，由下至上的方向，煤层围岩主要包括底板、煤层、直接顶和基本顶。直接顶以及基本顶为范围巨大且厚度不等的各种岩性组成。煤层开采后，直接顶将发生不同程度的断裂直至垮落充填入采空区。由于各种原因，有时候，基本顶并不能及时垮落并充填密实，导致基本顶上方的基本顶持续下沉，从而引发周围煤岩体应力集中，进而导致冲击地压发生。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种减轻冲击地压灾害的卸压方法，能够实现对基本顶的大面积弱化，从而实现对基本顶的区域弱化，达到煤层开采前提前卸压解危的目的。

根据本发明实施例的一种减轻冲击地压灾害的卸压方法，包括如下步骤：

在基本顶和/或直接顶中布置传感器以对所述基本顶和/或所述直接顶进行监测；

在所述基本顶中布设超长孔；

在所述超长孔内进行水力压裂围岩预裂和/或***围岩预裂。

本发明实施例提供的一种减轻冲击地压灾害的卸压方法，通过在基本顶和/或直接顶中布置传感器，能够实现对基本顶和/或直接顶进行大数据集成分析，获取围岩的应力集中程度、围岩运动、破裂倾向性，为后续步骤中对围岩进行弱化的时机、位置、范围提供依据。通过在基本顶中布设超长孔，并在超长孔内进行水力压裂围岩预裂和/或***围岩预裂，能够起到弱化基本顶的目的。对井下已采或待采工作面的基本顶进行弱化，可对单一回采工作面或多个回采工作面的基本顶进行弱化。由此，就能够实现对基本顶的大面积弱化，从而实现对基本顶的区域弱化，达到煤层开采前提前卸压解危的目的。若因煤矿采掘已经开展，亦可实现待采区域已采煤层的基本顶的卸压弱化，减轻基本顶长期大面积弯曲下沉对围岩的动压影响，减轻冲击地压发生的动载能量，从根本上解决矿井冲击地压这一危及矿井安全的重大动力灾害。

根据本发明的一个实施例，所述在所述基本顶中布设超长孔的步骤包括：

在已有巷道内向所述基本顶中布设所述超长孔；

或者，在所述基本顶中开挖临时巷道，在所述临时巷道内向所述基本顶中布设所述超长孔。

根据本发明的一个实施例，所述在所述基本顶中布设超长孔的步骤还包括：

在拟保护巷道内向所述基本顶中布设所述超长孔。

根据本发明的一个实施例，所述临时巷道的走向平行于所述已有巷道的走向；

或者所述临时巷道的走向与所述已有巷道的走向之间具有夹角。

根据本发明的一个实施例，所述超长孔的走向平行于回采工作面和/或采空区的走向；

或者所述超长孔的走向与所述回采工作面和/或所述采空区的走向之间具有夹角。

根据本发明的一个实施例，所述临时巷道为多个，多个所述临时巷道的走向相互平行；

或者多个所述临时巷道的走向之间具有夹角。

根据本发明的一个实施例，所述超长孔为多个，多个所述超长孔的走向相互平行；

或者多个所述超长孔的走向之间具有夹角。

根据本发明的一个实施例，所述在所述超长孔内进行水力压裂围岩预裂和/或***围岩预裂的步骤还包括：在所述超长孔内进行定向射孔或水力割缝。

根据本发明的一个实施例，所述传感器包括围岩应力传感器、位移传感器、加速度传感器、微震传感器以及地音传感器中的至少一种。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明实施例提供的一种减轻冲击地压灾害的卸压方法，通过在基本顶和/或直接顶中布置传感器，能够实现对基本顶和/或直接顶进行大数据集成分析，获取围岩的应力集中程度、围岩运动、破裂倾向性，为后续步骤中对围岩进行弱化的时机、位置、范围提供依据。通过在基本顶中布设超长孔，并在超长孔内进行水力压裂围岩预裂和/或***围岩预裂，能够起到弱化顶的目的。对井下已采或待采工作面的基本顶进行弱化，可对单一回采工作面或多个回采工作面的基本顶进行弱化。由此，就能够实现对基本顶的大面积弱化，从而实现对基本顶的区域弱化，达到煤层开采前提前卸压解危的目的。若因煤矿采掘已经开展，亦可实现待采区域已采煤层的基本顶的卸压弱化，减轻基本顶长期大面积弯曲下沉对围岩的动压影响，减轻冲击地压发生的动载能量，从根本上解决矿井冲击地压这一危及矿井安全的重大动力灾害。

除了上述所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种在已有巷道内布设超长孔的示意性剖面图；

图2是本发明实施例提供的一种在已有巷道内布设超长孔的示意性俯视图；

图3是本发明实施例提供的另一种在已有巷道内布设超长孔的示意性剖面图；

图4是本发明实施例提供的另一种在已有巷道内布设超长孔的示意性俯视图；

图5是本发明实施例提供的一种在临时巷道内布设超长孔的示意性剖面图；

图6是本发明实施例提供的一种在临时巷道内布设超长孔的示意性俯视图；

图7是本发明实施例提供的另一种在临时巷道内布设超长孔的示意性剖面图；

图8是本发明实施例提供的另一种在临时巷道内布设超长孔的示意性俯视图；

图9是本发明实施例提供的一种在拟保护巷道内布设超长孔的示意性剖面图；

图10是本发明实施例提供的一种在拟保护巷道内布设超长孔的示意性俯视图。

附图标记：

100、基本顶；102、直接顶；104、超长孔；106、已有巷道；108、临时巷道；110、拟保护巷道；112、回采工作面；114、采空区；116、底板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1至图10所示，根据本发明实施例的一种减轻冲击地压灾害的卸压方法，包括如下步骤：

S01、在基本顶100和/或直接顶102中布置传感器以对基本顶100和/或直接顶102进行监测；

S02、在基本顶100中布设超长孔104；

S03、在超长孔104内进行水力压裂围岩预裂和/或***围岩预裂。

本发明实施例提供的一种减轻冲击地压灾害的卸压方法，通过在基本顶100和/或直接顶102中布置传感器，能够实现对基本顶100和/或直接顶102进行大数据集成分析，获取围岩的应力集中程度、围岩运动、破裂倾向性，为后续步骤中对围岩进行弱化的时机、位置、范围提供依据。通过在基本顶100中布设超长孔104，并在超长孔104内进行水力压裂围岩预裂和/或***围岩预裂，能够起到弱化基本顶100的目的。对井下已采或待采工作面的基本顶100进行弱化，可对单一回采工作面112或多个回采工作面112的基本顶100进行弱化。由此，就能够实现对基本顶100的大面积弱化，从而实现对基本顶100的区域弱化，达到煤层开采前提前卸压解危的目的。若因煤矿采掘已经开展，亦可实现待采区域已采煤层的基本顶100的卸压弱化，减轻基本顶100长期大面积弯曲下沉对围岩的动压影响，减轻冲击地压发生的动载能量，从根本上解决矿井冲击地压这一危及矿井安全的重大动力灾害。

具体来说，本发明实施例提供的一种减轻冲击地压灾害的卸压方法主要包括如下步骤：

S01、在基本顶100和/或直接顶102中布置传感器以对基本顶100和/或直接顶102进行监测；

在这一步骤中，在基本顶100和/或直接顶102的厚而坚硬的关键层的不同层位布置若干组传感器，传感器包括但不限于围岩应力、位移、加速度、微震、地音等，对围岩的状态变化进行实时、不间断的监测，通过对测读数据的大数据集成分析，获取围岩的应力集中程度、围岩运动、破裂倾向性，为后续步骤中对围岩进行弱化的时机、位置、范围提供依据。

其中，直接顶102是指紧邻回采工作面112的顶，基本顶100是指位于直接顶102上方的顶，位于回采工作面下方的是底板116。

换而言之，布置传感器时，可在煤层回采前、回采中和回采后这三个不同的过程中实施。或者，在已有巷道106的回采工作面112、采空区114上方的直接顶102和/或基本顶100中布置传感器。

当然，可根据实际情况灵活地选择在基本顶100或直接顶102中布置传感器，或者在基本顶100和直接顶102中布置传感器。优选地，在基本顶100和直接顶102中均布置有传感器。

S02、在基本顶100中布设超长孔104；

在这一步骤中，可以通过在基本顶100中布设超长孔104来进行基本顶100压裂弱化。具体地可根据预先确定的基本顶100，在其内部确定卸压的范围、位置及时机，结合煤矿具体生产、地质条件，在基本顶100中布设超长孔104。在基本顶100中布设超长孔104时，可对井下已采或回采工作面112的基本顶100进行弱化，可对单一回采工作面112或多个回采工作面112进行基本顶100的弱化。

此外，在这一步骤中，还可细分为以下三种不同的情况：

情况一：

在已有巷道106内向基本顶100中布设超长孔104；

在这种情况下，可根据预先确定的基本顶100，在其内部确定卸压的范围、位置及时机，结合煤矿具体生产、地质条件，直接在已有巷道106向基本顶100中布设超长孔104。

此时，如图1至图4所示，超长孔104的走向可以平行于回采工作面112和/或采空区114的走向，或者超长孔104的走向与回采工作面112和/或采空区114的走向之间具有夹角。其中，图2以及图4中所示的黑色箭头是指回采工作面112的走向。

换而言之，超长孔104的走向可与回采工作面112和/或采空区114的走向平行，或者倾斜设置，当超长孔104的走向倾斜时，其参照标准是回采工作面112和/或采空区114的走向。

通过在已有巷道106内向回采工作面112和/或采空区114上方的基本顶100中布设超长孔104，可对井下已采或回采工作面112和/或采空区114的基本顶100进行弱化，可对单一回采工作面112或多个回采工作面112和/或采空区114进行基本顶100的弱化。

情况二：

当通过在已有巷道106内向基本顶100布设超长孔104不合适时，可在基本顶100中的合适位置开挖临时巷道108，在临时巷道108内向基本顶100中布设超长孔104。

在这种情况下，临时巷道108可沿平行于回采工作面112和/或采空区114的走向开挖或者倾斜于回采工作面112和/或采空区114的走向开挖。或者，临时巷道108的走向可平行于已有巷道106的走向，或者临时巷道108的走向与已有巷道106的走向之间具有夹角。即，临时巷道108是倾斜设置的，当临时巷道108倾斜设置时，其参照标准是已有巷道106的走向。

当然，临时巷道108的数量可以为一个也可以为多个，当临时巷道108的数量为多个时，多个临时巷道108之间可以相互平行，或者多个临时巷道108的走向之间具有夹角，即多个临时巷道108之间相互不平行。

当临时巷道108开挖成功后，再在临时巷道108内向基本顶100中布设超长孔104。

此时，如图5至图8所示，超长孔104的走向可以平行于回采工作面112和/或采空区114的走向，或者超长孔104的走向与回采工作面112和/或采空区114的走向之间具有夹角。其中，图6以及图8中所示的黑色箭头是指回采工作面112的走向。

换而言之，超长孔104的走向可与回采工作面112和/或采空区114的走向平行，或者倾斜设置，当超长孔104的走向倾斜时，其参照标准是回采工作面112和/或采空区114的走向。

通过在临时巷道108内向回采工作面112和/或采空区114上方的基本顶100中布设超长孔104，可对回采工作面112和/或采空区114上方的基本顶100进行弱化，可对单一回采工作面112或多个回采工作面112和/或采空区114进行基本顶100的弱化。

情况三：

在拟保护巷道110内向基本顶100中布设超长孔104。对于拟保护巷道110而言，根据矿井生产地质条件，确定其上方的基本顶100的位置，并在基本顶100层位中拟保护巷道110上方布设一组或多组平行的超长孔104，能够达到弱化拟保护巷道110上方的基本顶100的目的。

此时，如图9及图10所示，超长孔104的走向平行于拟保护巷道110的走向。

通过在拟保护巷道110内向拟保护巷道110上方的基本顶100中布设超长孔104，可对拟保护巷道110上方的基本顶100进行弱化，从而达到减弱拟保护巷道110受冲击地压的影响。

S03、在超长孔104内进行水力压裂围岩预裂和/或***围岩预裂。

在这一步骤中，在超长孔104内进行水力压裂围岩预裂和/或***围岩预裂，能够达到弱化基本顶100的目的。

如前所述，由于在基本顶100中布设超长孔104来进行压裂弱化可细分为三种不同的情况，因此，针对上述三种不同的情况，可以灵活地选择采用水力压裂围岩预裂或者***围岩预裂的方式来达到弱化基本顶100的目的。

进一步地，在上述三种不同的情况下，超长孔104均可以布设多个，多个超长孔104的走向可以相互平行，或者多个超长孔104的走向之间具有夹角。

即，针对情况一，多个超长孔104的走向可以平行于已有巷道106中的回采工作面112和/或采空区114的走向，或者多个超长孔104的走向之间具有夹角；针对情况二，多个超长孔104的走向可以平行于临时巷道108中的回采工作面112和/或采空区114的走向，或者多个超长孔104的走向之间具有夹角；针对情况三，多个超长孔104的走向可以平行于拟保护巷道110的走向，或者多个超长孔104的走向可以垂直于拟保护巷道110的走向。

再进一步地，在超长孔104内进行水力压裂围岩预裂和/或***围岩预裂的步骤还包括：在超长孔104内进行定向射孔或水力割缝。这样可以进一步地提高压裂弱化的效果。

综上所述，该减轻冲击地压灾害的卸压方法具有如下技术效果：

该减轻冲击地压灾害的卸压方法可在煤层开采的各个阶段实施，通常可与采掘布置同步规划，实现井下大面积顶弱化，从而实现煤矿中基本顶100的区域弱化，达到煤层开采前提前卸压解危的目的。若因煤矿采掘已经开展，亦可实现待采区域已采煤层的基本顶100的卸压弱化，减轻基本顶100长期大面积弯曲下沉对围岩的动压影响，减轻冲击地压发生的动载能量，从根本上解决矿井冲击地压这一危及矿井安全的重大动力灾害。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。