掘进工作面高应力区卸压方法与流程

本申请涉及煤矿安全开采，尤其涉及一种掘进工作面高应力区卸压方法。

背景技术：

1、冲击地压是指煤矿井巷或工作面周围煤岩体由于弹性变形能的瞬时释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体瞬间位移、抛出、巨响及气浪等，给矿井安全高效生产造成了极大影响。

2、随着煤炭开采深度和强度的增大，煤与气体突出、冲击动力灾害已成为煤矿普遍存在的安全问题，尤其是在具有高浓度气体的矿井掘进工作面，以冲击地压为代表的动力灾害更易发生。相关技术中，掘进工作面大多采用大直径钻孔或煤层爆破进行卸压，在一定程度上可以对应力集中区域进行应力转移，但大直径钻孔应用防治效果不佳，不能有效缓解掘进工作面应力集中现象，而煤层爆破卸压效果虽好，会出现钻孔爆破位置不够精准、爆破裂隙控制效果差，从而导致巷道顶板、帮部成型差，甚至容易引发顶板事故的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种掘进工作面高应力区卸压方法，该掘进工作面高应力区卸压方法能够确定掘进工作面应力集中区的准确位置，以使得装药爆破位置精准，装药量合理，从而可实现对应力集中区的精准卸压。

3、根据本发明实施例的一种掘进工作面高应力区卸压方法，包括以下步骤：

4、在掘进工作面对煤岩层朝向掘进方向施工钻屑监测孔，利用钻屑法获得随所述钻屑监测孔的孔深变化的煤粉量曲线图，由所述煤粉量曲线图确定应力集中区；

5、根据所述钻屑监测孔的位置，在所述掘进工作面对所述煤岩层朝向掘进方向施工煤层爆破孔，所述煤层爆破孔的终孔位置与所述应力集中区超前位置相平齐；

6、于所述煤层爆破孔装药并爆破，其中，所述煤层爆破孔的装药长度为所述应力集中区沿掘进方向的长度。

7、根据本发明实施例的掘进工作面高应力区卸压方法，由在煤岩层中对钻屑监测孔的施工，利用钻屑法获得掘进工作面的煤粉量曲线图，通过煤粉量曲线图中煤粉量增大最明显位置到煤粉量趋于平稳时所对应的钻屑监测孔的孔深位置，获得掘进工作面的应力集中区，并根据钻屑监测孔的位置确定煤层爆破孔的孔口位置，应力集中区的超前位置决定煤层爆破孔的终孔位置，将炸药由煤层爆破孔的孔底填装至等于应力集中区的起始位置，也即装药长度等效于应力集中区域的长度，完成爆破卸压，故相较于相关技术，本申请能够确定掘进工作面应力集中区的准确位置，以使得装药爆破位置精准，装药量合理，从而可实现对应力集中区的精准卸压。

8、在一些实施例中，还包括所述在掘进工作面对煤岩层朝向掘进方向施工钻屑监测孔操作之后的步骤，在所述掘进工作面对所述煤岩层朝向掘进方向施工卸压钻孔，所述卸压钻孔有多个且沿邻近所述掘进工作面的外轮廓方向间隔排布。

9、在一些实施例中，还包括所述在所述掘进工作面对所述煤岩层朝向掘进方向间隔施工煤层爆破孔操作之后的步骤，对所述钻屑监测孔和所述卸压钻孔均封孔。

10、在一些实施例中，所述钻屑监测孔和所述煤层爆破孔的延伸方向一致。

11、在一些实施例中，所述掘进工作面的每10～20m2范围内布设一个所述钻屑监测孔，所述钻屑监测孔的数量为n1，n1≥2，任意相邻两个所述钻屑监测孔间隔开。

12、在一些实施例中，所述钻屑监测孔与所述煤层爆破孔沿掘进巷道的高度方向排布，所述掘进巷道为沿从所述掘进工作面对所述煤岩层朝向掘进方向掘进构造出。

13、在一些实施例中，所述钻屑监测孔的轴线与所述煤层爆破孔的轴线在所述掘进巷道的高度方向的间距为a，0.5m≤a≤1.5m。

14、在一些实施例中，所述钻屑监测孔的孔深为t1，所述掘进巷道的高度为h，3h≤t1≤4h。

15、在一些实施例中，所述掘进巷道包括左帮、顶板、右帮和底板，所述顶板和所述底板沿所述掘进巷道的高度方向相对布置，所述左帮和所述右帮沿所述掘进巷道的宽度方向相对布置，在垂直所述掘进方向的投影面上，所述左帮、所述顶板、所述右帮和所述底板的投影的外轮廓依次相连并共同限定出所述掘进工作面的外轮廓；

16、所述卸压钻孔包括第一钻孔和第二钻孔，邻近所述左帮的外轮廓和所述右帮的外轮廓中的每一者设有所述第一钻孔，邻近所述顶板的外轮廓设有所述第二钻孔。

17、在一些实施例中，沿所述左帮和所述右帮的外轮廓方向中的任意一者的每0～1m范围内布设一个所述第一钻孔，所述第一钻孔的数量为n2，n2≥2，任意相邻两个所述第一钻孔间隔开。

18、在一些实施例中，所述第二钻孔的数量为n3，2＜n3＜6，所有所述第二钻孔中，邻近所述左帮和所述右帮中任意一者的所述第二钻孔的轴线与相应帮部间的间距为d，0.5m≤d≤1m。

19、在一些实施例中，所述钻屑监测孔的轴线与所述掘进巷道的底板的间距为b，0.5m≤b≤1m。

20、在一些实施例中，在所述掘进巷道的宽度方向上的任意相邻两个所述钻屑监测孔的间距为c，1m≤c≤2m。

21、在一些实施例中，所述卸压钻孔沿所述煤岩层倾向延伸，所述卸压钻孔的孔径为115～150mm。

22、在一些实施例中，所述煤层爆破孔的孔深为t2，所述煤层爆破孔的封孔长度为l，t2＜3l，所述煤层爆破孔的孔径为45～76mm。

23、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种掘进工作面高应力区卸压方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的掘进工作面高应力区卸压方法，其特征在于，还包括所述在掘进工作面对煤岩层朝向掘进方向施工钻屑监测孔操作之后的步骤，在所述掘进工作面对所述煤岩层朝向掘进方向施工卸压钻孔，所述卸压钻孔有多个且沿邻近所述掘进工作面的外轮廓方向间隔排布。

3.根据权利要求2所述的掘进工作面高应力区卸压方法，其特征在于，还包括所述在所述掘进工作面对所述煤岩层朝向掘进方向间隔施工煤层爆破孔操作之后的步骤，对所述钻屑监测孔和所述卸压钻孔均封孔。

4.根据权利要求1所述的掘进工作面高应力区卸压方法，其特征在于，所述钻屑监测孔和所述煤层爆破孔的延伸方向一致。

5.根据权利要求2所述的掘进工作面高应力区卸压方法，其特征在于，所述掘进工作面的每10～20m2范围内布设一个所述钻屑监测孔，所述钻屑监测孔的数量为n1，n1≥2，任意相邻两个所述钻屑监测孔间隔开。

6.根据权利要求5所述的掘进工作面高应力区卸压方法，其特征在于，所述钻屑监测孔与所述煤层爆破孔沿掘进巷道的高度方向排布，所述掘进巷道为沿从所述掘进工作面对所述煤岩层朝向掘进方向掘进构造出；

7.根据权利要求6所述的掘进工作面高应力区卸压方法，其特征在于，所述钻屑监测孔的孔深为t1，所述掘进巷道的高度为h，3h≤t1≤4h。

8.根据权利要求6所述的掘进工作面高应力区卸压方法，其特征在于，所述钻屑监测孔的轴线与所述掘进巷道的底板的间距为b，0.5m≤b≤1m；

9.根据权利要求2所述的掘进工作面高应力区卸压方法，其特征在于，所述卸压钻孔沿所述煤岩层倾向延伸，所述卸压钻孔的孔径为115～150mm。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的掘进工作面高应力区卸压方法，其特征在于，所述煤层爆破孔的孔深为t2，所述煤层爆破孔的封孔长度为l，t2＜3l，所述煤层爆破孔的孔径为45～76mm。

技术总结本申请提供一种掘进工作面高应力区卸压方法，涉及煤矿安全开采技术领域，包括以下步骤：在掘进工作面对煤岩层朝向掘进方向施工钻屑监测孔，利用钻屑法获得随所述钻屑监测孔的孔深变化的煤粉量曲线图，由所述煤粉量曲线图确定应力集中区；根据所述钻屑监测孔的位置，在所述掘进工作面对所述煤岩层朝向掘进方向施工煤层爆破孔，所述煤层爆破孔的终孔位置与所述应力集中区超前位置相平齐；于所述煤层爆破孔装药并爆破，其中，所述煤层爆破孔的装药长度为所述应力集中区沿掘进方向的长度。本申请能够确定掘进工作面应力集中区的准确位置，以使得装药爆破位置精准，装药量合理，从而可实现对应力集中区的精准卸压。技术研发人员：宋博,朱金平,高旭亮,张煜梵,刘安慧受保护的技术使用者：华亭煤业集团有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15