具体实施方式

下面通过具体实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。

本发明的一个实施例提供一种高应力煤层卸支注一体化综合治理方法，包括以下步骤：

a、卸压钻孔

针对高应力突出煤层工作面，明确卸压空间范围，确定卸压钻孔施工钻孔长度、孔径等参数，卸压钻孔参数确定后，采用大功率钻机在工作面回采巷道施工超前卸压钻孔，使工作面卸压钻孔在水平方向的投影可覆盖超前支承压力增压区，既降低煤壁前方的支承压力，又可以排放煤层覆盖的瓦斯，有利于巷道施工安全。

b、支护加固

随后对超前工作面回采巷道支护情况进行监测，首先汇总分析工作面压力监测数据和压力显现特征。对工作面液压支架的来压异常区域，总结分类为应力集中区域、剧烈来压区域、构造来压区域等，对来压异常区域的顶板进行重点防控、支架及时补压，防止煤壁发生大面积片帮、支架压死等现象。

其中，“工作面液压支架”是指设置在采煤工作面的液压支架，用于承担工作面顶板的荷载。

其中，“应力集中区域”是指在煤层开采过程中，巷道或采场围岩应力重新分布，回采煤体前方形成的应力集中的区域；“剧烈来压区域”是指采煤工作面两侧位于煤体边缘有一定距离的地带的支承压力剧烈影响区域；“构造来压区域”是指由于地层中各种构造引起的应力异常的区域。针对不同区域，采取针对性的措施进行重点防控。其中“应力集中区域”和“剧烈来压区域”对工作面液压支架进行及时补压，增加对工作面顶板的有效支撑效果；“构造来压区域”采取调整工作面液压支架姿态保证有工作面顶板有效支护面积，破碎区域增加铁丝网保证工作面顶板的完整性。

其中，“支架及时补压”中的“补压”是指对于顶板压力异常区域，增大液压支架的承担压力，防止出现支架压死等情况。

在采煤工作面，来自顶板的荷载由支架和工作面煤体共同承担，假如工作面支架的工作阻力不足，顶板荷载则会向工作面前方的煤体转移，煤体承受的荷载升高，当荷载超过煤体的强度极限时，煤体发生塑性变形，导致煤壁片帮。在超前工作面回采巷道的顶板进行桁架梁超前加固措施，即在回采巷道的顶板岩层上钻取锚孔，并与U型钢配合在锚孔中安装锚索，将浅部岩层通过U型钢和提拉锚索整体固定在深部稳定岩层中，有效维护了回采巷道完整性。

具体地，所述的“桁架梁超前加固措施”是指：采煤过程中开采扰动作用下，会在采煤工作面前方形成支承压力区，对采煤系统的运输巷、回风巷造成破坏，因此在原有支护的基础上，采煤工作面前方一定距离增加桁架梁加固支护。如图1所示，在矿用U型钢(如U29型钢)两端打设锚索钻孔，即锚孔，在回采巷道的顶板岩层上也钻取锚孔，采用两根锚索穿过U型钢两端的锚孔和顶板岩层上的锚孔，将U型钢固定到巷道顶板(图1仅示意了U型钢一端的锚索)，锚索和U型钢构成桁架梁，将浅部岩层整体固定在深部稳定岩层中，在采煤工作面超前巷道顶板每间隔一定距离垂直巷道轴向打设一组桁架梁，从而达到加固巷道顶板岩层的目的。图1中，锚索头用于固定锚索，并增加锚索的预紧力，U型钢与顶板之间的W钢带用于增加锚索与顶板的受力面积，防止锚索由于受力过大破坏顶板岩层。

c、煤层注水

在工作面采用深、浅孔和两巷顺层配合的注水方式，顺层注水孔是利用巷道原有顺层瓦斯抽采孔进行机械扩孔而得到的注水孔。

本实施例中，“深、浅孔”中的深孔是指深度为22.5m的孔，浅孔是指深度为8m的孔。主要以深孔注水为主，间隔一定距离布置深孔注水孔，对于煤壁变形明显、有地质构造区域等深孔注水效果差的区域，在深孔之间按较小的间距增加浅孔，强化注水效果。

其中，“两巷”是指采煤系统中的运输巷和回风巷；“顺层注水孔”是指在运输巷和回风巷沿煤层倾向打设的钻孔；“两巷顺层配合”是指运输巷和回风巷同时打设钻孔；“原风巷已封孔”即“顺层抽放钻孔”，是指在巷道掘进期间预留的顺层瓦斯抽放孔，即沿煤层倾向方向打设的瓦斯抽放钻孔，为了保证抽放瓦斯效果孔口抽放管周围采用混凝土浇筑密封。

将注水管路和工作面的液压管路连接，检查管路和封口器的连接情况，将液压泵的吸水口与液压水箱连通，并将水箱注满水，确保水箱的水量满足注水量。对注水设备进行调试，开启液压泵，打开出水阀，调节封口器前端的调压装置，使液压泵的压力表达到规定压力，采用图2、图3所示的三向恒压注水管，使三个注水孔注水的水压保持一致，压力约为5-7MPa左右。将封口器放入孔内，关上卸压阀，开启截止阀，向孔内注水，采用分孔计量的方式进行注水管理，注水孔随采煤工作面推进外移，循环进行选孔、扩孔、注水、二次注水。

其中，选孔是指选择合适的扩孔位置，目的是方便进行钻孔注水。扩孔是指利用原瓦斯抽放孔进行注水，因原瓦斯抽放孔直径小于注水管直径，为了安设注水管需要通过扩孔增加原瓦斯抽放孔的直径。注水是指向钻孔内进行注水，目的是湿润钻孔周围的煤体。二次注水是指注入煤层的水会沿煤层的裂隙流动，增加与煤体的接触面，在采煤过程中会造成钻孔周围岩层裂隙的持续开裂，为了使注入钻孔的水更好的湿润煤体，在第一次注水后，间隔一定时间进行第二次注水。

通过现场试验不同压力范围和注水模式，如图2、图3所示，确定采用“中压5-7MPa+三孔等压”的注水最佳模式，不仅有助于致裂煤壁，增加注水扩散半径和煤壁浸润效果，而且三个注水孔注水压力保证一致，有效减少封孔压力差导致的邻孔出水问题。根据浅孔注水孔直径加工邻孔楔形木塞，防止浅孔邻孔出水，注水量得到明显提高，降尘效果显著，改善了职工的作业环境。注水方式为采用注水器对提前打设好的注水孔单个或者是3个一组按照顺序依次进行注水，邻孔为靠近正在实施注水临近的未进行注水的孔。因在开采过程中煤壁内部会因发生破坏产生微裂隙，采用一定水压对注水孔进行注水，部分水会沿微裂隙流到临近孔并从孔口流出，降低对本孔的有效注水量，而楔形木塞从一端头到另一端头直径逐渐增加，对孔堵塞时由小直径端先插入，在大直径端进行锤击可将孔堵塞的更加密实，在对孔进行注水时防止邻孔出水，增加注水孔的有效注水量。

本发明在平煤十矿己₁₅-33200工作面进行了实施运用，通过采用桁架梁加强支护，有效维护了回采巷道完整性，顶板下沉量控制在500mm以内，控制围岩变形，维护了顶板稳定。实施注水措施后，工作面瓦斯涌出较为均衡，峰值减弱，回风流瓦斯体积分数降为0.4％～0.6％，平均瓦斯体积分数降低0.4％左右，消除了瓦斯超限的情况，降低了瓦斯涌出量。煤层注水后煤壁含水率由注水前的1％左右增至6％左右。煤体充分湿润，煤壁平整无片帮。割煤期间工作面全尘和呼尘含量降幅分布达到40％、30％，降尘效果显著，改善了职工的作业环境，通过实施煤层卸支注一体化综合治理方法，采面平均推进速度由过去的一个圆班3刀提高到7刀，圆班产煤量由1853.3吨提高到4324.3吨，安全高效生产成效显著。

本发明的桁架梁超前支护也可以采用注浆、加密锚索等方式对超前巷道顶板进行加固。

以上公开的本发明的具体实施例，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。本发明不应局限于本说明书的实施例所公开的内容，本发明的保护范围以权利要求书界定的范围为准。