阅读说明：本技术 一种急倾斜特厚硬煤层爆破和大直径钻孔联合卸压方法 (Combined pressure relief method for blasting and large-diameter drilling of steeply inclined super-thick hard coal seam ) 是由 何江 吴江湖 丁永红 马志锋 苗伟东 李明 李晓伟 乔国民 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种急倾斜特厚硬煤层爆破和大直径钻孔联合卸压方法,具体包括以下步骤：首先急倾斜特厚硬煤层开采过程中,顶板侧巷道与底板侧巷道错层布置,多个钻孔应力计安装在两巷上并覆盖整条巷道,用于监测巷道围岩应力变化；再根据煤体及煤层顶底板力学性质,确定爆破孔与大直径钻孔的安装参数,并在顶板侧巷道布置大直径钻孔和爆破孔,底板侧巷道布置爆破孔；最后在爆破大直径联合卸压钻孔施工完后,根据钻孔应力计监测到的应力值评价卸压效果；本一种急倾斜特厚硬煤层爆破和大直径钻孔联合卸压方法,不仅能够降低急倾斜煤层应力集中和冲击危险程度,卸压效果更好,而且有效提高回采率,更加适合急倾斜特厚硬煤层的特殊性。(The invention discloses a combined pressure relief method for blasting and large-diameter drilling of a steep and extremely-thick hard coal seam, which specifically comprises the following steps: firstly, in the mining process of a steeply inclined extra-thick hard coal seam, a top plate side roadway and a bottom plate side roadway are arranged in a staggered manner, and a plurality of borehole stressometers are arranged on the two roadways and cover the whole roadway and are used for monitoring the stress change of surrounding rocks of the roadway; determining installation parameters of the blast holes and the large-diameter drill holes according to the mechanical properties of the coal body and the top and bottom plates of the coal bed, arranging the large-diameter drill holes and the blast holes in the top plate side roadway, and arranging the blast holes in the bottom plate side roadway; finally, after the blasting large-diameter combined pressure relief drilling construction is finished, evaluating the pressure relief effect according to the stress value monitored by the drilling stress meter; the combined pressure relief method for blasting and large-diameter drilling of the steeply inclined super-thick hard coal seam can reduce stress concentration and impact danger degree of the steeply inclined coal seam, is better in pressure relief effect, effectively improves recovery rate, and is more suitable for particularity of the steeply inclined super-thick hard coal seam.)

一种急倾斜特厚硬煤层爆破和大直径钻孔联合卸压方法

技术领域

本发明涉及防治冲击矿压领域，具体涉及一种急倾斜特厚硬煤层爆破和大直径钻孔联合卸压方法。

背景技术

冲击地压是一种典型的矿山动力现象，对煤矿安全生产具有极大的危害性，并且伴随着采深的增加，冲击地压发生的可能性及危害也随之增加。在开采急倾斜特厚硬煤时，由于开采条件及急倾斜特厚硬煤煤层力学性质的特殊性，工作面回采时存在卸压效果不明显、安全性差、相关卸压措施较少等问题。

现有研究表明，特厚硬煤由于煤质力学效果较硬，在工作面回采时易积聚能量。为保证煤矿安全高效生产，需采取适合急倾斜特厚煤层完全卸压的措施。但现有卸压措施存在以下三点问题：一是急倾斜特厚硬煤现有措施较少，且目前采取的措施不能实现煤层压力全卸压；二是急倾斜特厚硬煤工作面回采时回采率较低；三是卸压措施参数不匹配工作面现场条件。

发明内容

本发明提供一种急倾斜特厚硬煤层爆破和大直径钻孔联合卸压方法，不仅能够降低急倾斜煤层应力集中和冲击危险程度，针对性的卸压并且卸压效果更好，而且有效提高现有工作面上的回采率，保障卸压措施参数与工作面现场条件相匹配，更加适合急倾斜特厚硬煤层的特殊性。

为实现上述目的，本一种急倾斜特厚硬煤层爆破和大直径钻孔联合卸压方法，具体包括以下步骤：

S1，急倾斜特厚硬煤层开采过程中，顶板侧巷道与底板侧巷道错层布置，多个钻孔应力计安装在两巷上并覆盖整条巷道，用于监测巷道围岩应力变化；

S2，根据煤体及煤层顶底板力学性质，确定爆破孔与大直径钻孔的孔径、孔深、间距、距底板位置的参数，并在顶板侧巷道布置大直径钻孔和爆破孔，底板侧巷道布置爆破孔；

S3，在爆破孔与大直径钻孔施工完后，根据钻孔应力计监测到的应力值评价卸压效果；

当钻孔应力计数值大于监测预警值时，则评为较差，当钻孔应力计数值小于监测预警值时，则评为良好。

进一步的，步骤S1中顶板侧巷道错层布置在底板侧巷道的下一层位。

进一步的，步骤S1中每个钻孔应力计的埋深为8-10m，相邻之间间距为5-30m。

进一步的，其特征在于，步骤S2中顶板侧巷道上的大直径钻孔分别位于其右帮和底板上；

顶板侧巷道右帮上的多个大直径钻孔处于同一平面上，每个大直径钻孔孔径大于100mm，孔深为顶板侧巷道到底板侧巷道顶部的距离，相邻间距1-2m，孔口到顶板侧巷道底板的距离为0.8-1.5m；顶板侧巷道底板上的多个大直径钻孔布置在其中间位置，相应的孔径大于100mm，孔深为三倍的顶板侧巷道的巷宽。

进一步的，顶板侧巷道上的多个爆破孔位于在其左右帮帮角处，每个爆破孔孔径为42mm，孔深为8-10m，相邻间距为5m-10m；

进一步的，顶板侧巷道右帮处的大直径钻孔以仰角10°-30°布置，顶板侧巷道底板处的爆破孔以俯角45°布置。

进一步的，在顶板侧巷道布置的大直径钻孔与其上布置的爆破孔沿着巷道方向间隔布置，每两个爆破孔之间布置四个大直径钻孔。

进一步的，步骤S2中底板侧巷道上的多个爆破孔位于其左帮，每个孔径为42mm，孔深为8-10m，相邻间距为5m-10m，孔口到底板侧巷道底板0.5-1.2m，并以俯角30°-45°布置。

进一步的，步骤S3中若卸压效果较差时，增加顶板侧巷道大直径钻孔和爆破孔的布置密度，以及底板侧巷道爆破孔的布置密度；

并在施工完后再次评价卸压效果，直至卸压效果良好。

进一步的，当顶板侧巷道和底板侧巷道上相应的爆破孔爆破时，每次起爆孔数不超过6个孔。

与现有技术相比，本一种急倾斜特厚硬煤层爆破和大直径钻孔联合卸压方法由于

在急倾斜特厚硬煤层开采过程中，将顶板侧巷道与底板侧巷道错层布置，因此这种错层布置的方式有效提高现有工作面上的回采率，增加煤矿的经济效益；

由于考虑爆破孔卸压只能影响巷道周边区域，不能卸除特厚煤层深部应力，并且对于硬煤层采用大直径钻孔形成的塑性区不能有效卸除高应力，容易在工作面回采时易积聚能量，因此在顶板侧巷道布置大直径钻孔和爆破孔、底板侧巷道布置爆破孔，并确定各个钻孔的参数，采用这种形成爆破大直径联合卸压的方式，能够降低急倾斜煤层应力集中和冲击危险程度，实现对巷道围岩及深部煤体起到较好的卸压效果，更加适合急倾斜特厚硬煤层的特殊性；

由于通过大直径钻孔和爆破孔不同位置布置、在工作面不同安装参数，以及利用多个钻孔应力计覆盖整条巷道，因此实现对巷道的围岩应力变化的监控，并对监测到的应力值评价卸压效果，保障卸压措施参数与工作面现场条件相匹配；

附图说明

图1为本发明的整体流程图；

图2为本发明中的爆破大孔径联合卸压布置图；

图3为本发明中的应力监测系统布置走向图；

图中：1、煤层顶板，2、工作面，3、煤层底板，4、顶板侧巷道，5、大直径钻孔，6、爆破孔，7、底板侧巷道，8、钻孔应力计，9、采空区。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本一种急倾斜特厚硬煤层爆破和大直径钻孔联合卸压方法，具体包括以下步骤：

S1，急倾斜特厚硬煤层开采过程中，顶板侧巷道4与底板侧巷道7错层布置，多个钻孔应力计8安装在两巷上并覆盖整条巷道，用于监测巷道围岩应力变化；

S2，根据煤体及煤层顶底板力学性质，确定爆破孔6与大直径钻孔5的孔径、孔深、间距、距底板位置的参数，并在顶板侧巷道4布置大直径钻孔5和爆破孔6，底板侧巷道7布置爆破孔6；

S3，在爆破孔6大直径钻孔5与大直径联合卸压钻孔施工完后，根据钻孔应力计8监测到的应力值评价卸压效果，若卸压效果较差则增加顶板侧巷道4大直径钻孔5和爆破孔6的布置密度，以及底板侧巷道7爆破孔6的布置密度；

并在施工完后再次评价卸压效果，直至卸压效果良好。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

在急倾斜特厚硬煤层开采过程中，将顶板侧巷道4与底板侧巷道7错层布置，优选的，顶板侧巷道4错层布置在底板侧巷道7下一层位，因此这种错层布置的方式有效提高现有工作面2上的回采率，增加煤矿的经济效益；

如图3所示，再将多个钻孔应力计8安装在顶板侧巷道4与底板侧巷道7上，每个钻孔应力计8的埋深为8-10m，相邻之间间距为5-30m；通过覆盖整条巷道实现对巷道的围岩应力变化的监控；

考虑本急倾斜特厚硬煤层力学性质的特殊性，即爆破孔6卸压只能影响巷道周边区域，不能卸除特厚煤层深部应力，并且对于硬煤层采用大直径钻孔5形成的塑性区不能有效卸除高应力，容易在工作面2回采时易积聚能量，因此在顶板侧巷道4布置大直径钻孔5和爆破孔6、底板侧巷道7布置爆破孔6，并确定各个钻孔的参数，采用这种形成爆破大直径联合卸压的方式，更加适合急倾斜特厚硬煤层的特殊性，能对巷道围岩及深部煤体起到较好的卸压效果；

如图2所示，优选的，顶板侧巷道4上的大直径钻孔5分别位于其右帮和底板上；

顶板侧巷道4右帮上的多个大直径钻孔5处于同一平面上，每个大直径钻孔5孔径大于100mm，孔深为顶板侧巷道4到底板侧巷道7顶部的距离，相邻间距1-2m，孔口到顶板侧巷道4底板的距离为0.8-1.5m；顶板侧巷道4底板上的多个大直径钻孔5布置在其中间位置，相应的孔径大于100mm，孔深为三倍的顶板侧巷道4的巷宽；

顶板侧巷道4上的多个爆破孔6位于在其左右帮帮角处，每个爆破孔6孔径为42mm，孔深为8-10m，相邻间距为5m-10m；

进一步的，顶板侧巷道4右帮处的大直径钻孔5以仰角10°-30°布置，顶板侧巷道4底板处的爆破孔6以俯角45°布置。

进一步的，在顶板侧巷道4布置的大直径钻孔5与其上布置的爆破孔6沿着巷道方向间隔布置，即每两个爆破孔6之间布置四个大直径钻孔5。

而底板侧巷道7上的多个爆破孔6位于其左帮，每个孔径为42mm，孔深为8-10m，相邻间距为5m-10m，孔口到底板侧巷道7底板0.5-1.2m，并以俯角30°-45°布置。

当顶板侧巷道4布置大直径钻孔5和爆破孔6，底板侧巷道7布置爆破孔6完成后，即爆破大直径联合卸压钻孔施工完后，根据钻孔应力计8监测到的应力值评价卸压效果，并为是否需要加强卸压提供判断依据；

当钻孔应力计8数值大于监测预警值时，则评为较差，采取的卸压措施为增加顶板侧巷道4大直径钻孔5和爆破孔6的布置密度，以及底板侧巷道7爆破孔6的布置密度，并在施工完后再次评价卸压效果，直至卸压效果良好；

当钻孔应力计8数值小于监测预警值时，则评为良好。

当顶板侧巷道4和底板侧巷道7上相应的爆破孔6爆破时，每次起爆孔数不超过6个孔。

本一种急倾斜特厚硬煤层爆破和大直径钻孔联合卸压方法，对工作面2高效卸压、煤矿安全生产、效益合理提高等方面具有重要的工程意义与重大的经济效益，具有广泛的应用前景。