冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法

本发明属于深部巷道围岩控制及冲击地压防治，尤其涉及一种冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法。

背景技术：

1、深部煤岩体处于复杂的力学环境中，尤其受到高地应力、高地温、高渗透压及强时间效应作用下，其组织结构、基本行为特征和工程响应均发生了根本性变化。随着开采深度的增加，巷道掘进后易表现出非线性大变形特征，给支护及维护带来了巨大挑战。同时巷道围岩在强动载或高静载作用下易发生动力学失稳，发生冲击地压事故。因此，深部巷道围岩控制及巷道冲击地压防治一直是煤矿巷道支护难题。

技术实现思路

1、本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

2、经过多年的深部巷道及冲击地压巷道围岩控制实践发现，最有效的技术手段是主动卸压和加强支护。单纯的加强支护不能避免冲击地压事故的发生，还要面临支护成本上升的问题。因此，主动卸压成为此类巷道围岩控制解决途径中最重要的一环。其中，钻孔卸压因其具有施工简单、操作方便，对地质条件和生产条件适应性强等优点，已成为巷道冲击地压防治中最普遍和有效的方法之一。然而，传统的钻孔卸压技术主要存在以下几个方面的问题：

3、1)大直径钻孔过度卸压。由于钻孔卸压范围与孔径存在正相关关系，为了提高卸压范围与卸压强度，采用大直径钻孔卸压，易出现过度卸压情况，破坏了巷道围岩自承载结构，降低了支护结构的承载力，加大了巷道支护与维护难度。

4、2)钻孔卸压对浅部围岩的损伤。钻孔卸压的机理是通过形成一定的强度弱化区，使浅部围岩应力峰值集中区向深部转移，降低浅部煤岩体的应力和支承压力。因此，钻孔在施工过程中不可避免会对浅部围岩造成损伤，但是浅部围岩属于加强支护区，因此部分学者提出钻孔浅部充填(支承)或者深部扩孔(压裂)，但是不能从根本上减少损伤。

5、3)钻孔卸压本身具有滞后性。由于深部巷道围岩变形过程具有强时效应，因此巷道初期的支护非常重要。而钻孔卸压往往在临时支护之后，具有不可避免的滞后性，巷道开挖后围岩塑性区及破碎区较大，给后续的支护和卸压带来困难。

6、4)钻孔卸压方向上不具有可控性。巷道围岩具有自承载结构，内部有相对强度较高，完整性较好的岩体，钻孔窥视结果显示，围岩具有明晰的分层破坏情况存在。钻孔卸压一般从巷内向外施工，沿钻进方向上卸压强度一样。钻孔钻进本身是一个连续卸压的过程，不能实现分段卸压，进而保护围岩浅部的承载性岩体。

7、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。为此，本发明的实施例提出一种冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法，该冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法可以对巷道围岩进行分段主动卸压，降低卸压成本。

8、本发明实施例的冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法包括：对工作面进行调查与测试，将需要卸压的区域划分为强卸压区、弱卸压区、非卸压区三个分区；

9、对需要卸压的分区进行围岩力学参数探测，依据探测结果确定钻孔半径取值；

10、在支护前对强卸压区进行超前轴向钻孔卸压，在支护后对弱卸压区进行钻孔卸压。

11、本发明的实施例提出一种冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法，该冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法可以对巷道围岩进行分段主动卸压，降低卸压成本。

12、在一些实施例中，通过巷道围岩的弹性能指数、冲击能量指数、动态破坏时间和单轴抗压强度来将卸压区域分为强卸压区、弱卸压区、非卸压区三个分区。

13、在一些实施例中，根据强卸压区或弱卸压区应力集中区域的大小确定钻孔半径。

14、在一些实施例中，依据采矿地质柱状图，确定巷道顶板中直接顶层位较厚、强度较高的岩层位置，在巷道内向顶板在巷道内向顶板打超前轴向定位钻孔，且顶板钻孔的延伸方向沿远离工作面的方向。

15、在一些实施例中，对煤帮的强卸压区，进行钻孔超前轴向卸压前，在未开掘前巷道煤帮处进行开设卸压硐室，进行钻孔超前轴向卸压前时，

16、对煤帮的弱卸压区，进行钻孔卸压前，对未开掘前或未支护的巷道煤帮进行超前钻孔卸压，和/或，对支护后的巷道煤帮进行钻孔卸压。

17、在一些实施例中，对煤帮进行窥视，查看煤帮破裂程度，在巷道围岩中，将煤帮围岩化分为弱应力区域和强应力区域，在煤帮围岩中总存在至少一组弱应力区域、强应力区域、弱应力区域和强应力区域交替相连的围岩部分，对至少一个强应力区域进行钻孔卸压，且该强应力区域为至少两个相邻的强应力区域中远离煤帮的一者，对煤帮进行锚杆支护。

18、在一些实施例中，通过围岩应力集中区域的大小及岩石性质确定钻孔间距。

19、在一些实施例中，巷道完成支护后，设置在巷道内设置锚杆索受力传感器和位移计实时监测巷道变形和锚杆索受力，综合判定轴向钻孔卸压后巷道围岩卸压效果。

20、在一些实施例中，所述任一位移计安装位置与任一钻孔的距离在1m～3m之间。

21、在一些实施例中，煤层开采厚度小于3.5m时，钻孔深度不小于15m，煤层开采厚度为3.5m～8m时，钻孔深度不小于20m；当煤层开采厚度大于8m时，钻孔深度不小于25m。

22、在一些实施例中，若位移量小于10mm，且压力在254kn～404kn之间，则卸压效果好；

23、若位移量在10mm～50mm之间，且压力在354kn～504kn之间，则卸压效果中；

24、若位移量大于50mm之间，且压力大于504kn之间，则卸压效果差。

技术特征：

1.一种冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法，其特征在于，根据强卸压区或弱卸压区应力集中区域的大小确定钻孔半径。

4.根据权利要求3所述的冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法，其特征在于，对煤帮进行窥视，查看煤帮破裂程度，在巷道围岩中，将煤帮围岩化分为弱应力区域和强应力区域，在煤帮围岩中总存在至少一组弱应力区域、强应力区域、弱应力区域和强应力区域交替相连的围岩部分，对至少一个强应力区域进行钻孔卸压，且该强应力区域为至少两个相邻的强应力区域中远离煤帮的一者，对煤帮进行锚杆支护。

7.根据权利要求1所述的冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法，其特征在于，通过围岩应力集中区域的大小及岩石性质确定钻孔间距。

8.根据权利要求7所述的冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法，其特征在于，

10.根据权利要求8所述的冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法，其特征在于，

技术总结本发明属于深部巷道围岩控制及冲击地压防治技术领域，尤其涉及一种冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法，所述的冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法包括：对工作面进行调查与测试，将需要卸压的区域划分为强卸压区、弱卸压区和非卸压区三个分区，对需要卸压的分区进行围岩力学参数探测，依据探测结果确定钻孔半径取值，在支护前对强卸压区进行超前轴向钻孔卸压，在支护后对弱卸压区进行钻孔卸压。该冲击地压巷道轴向钻孔卸压方法可以对巷道围岩进行分段主动卸压，降低卸压成本。技术研发人员：李军臣,吴拥政,侯彪,付玉凯,杨鸿智,何思锋受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）技术研发日：技术公布日：2024/7/18