[发明专利]一种遗留煤柱下冲击地压的防治方法

说明书

技术领域

本发明涉及在遗留煤柱下进行采掘作业时，进行冲击地压防治的一种方法。这种冲击地压的防治方法，主要适用在近距离煤层群开采条件下，当上方煤层回采过程中存在遗留煤柱时，对下方煤层带来高应力集中现象，使其冲击危险性增加，针对这种情况进行的冲击地压防治方法。

背景技术

对于赋存有多煤层的矿区，煤层群联合开采是一种经济高效的开采手段。对于冲击地压矿井而言，选择合理的煤层作为保护层进行开采，可以有效的降低被保护层的煤体应力，达到预先卸压的效果。但在保护层开采过程中，受地质构造或煤层赋存条件影响，部分区域不可避免要留设一部分煤柱，比如断层保护煤柱、大巷煤柱等。此类煤柱由于周围区域采空从而造成煤柱体成为高应力集中区，当煤柱尺寸较大时(宽度＞20m)，高应力向下传递，从而造成煤柱下方被保护层的高应力集中现象，当下方煤层在该区域进行采掘作业时，极易发生冲击地压灾害。

目前，针对上方煤层遗留煤柱区域造成的高应力现象，主要采用在下方煤层采掘过程中对煤体进行卸压的方法。目前煤体卸压方法主要有大孔径钻孔和煤层爆破等手段。采用上述手段后，能够缓解采场围岩内的应力集中程度，达到卸压的目的。但由于上方遗留煤柱仍然存在，使得采场围岩的高应力来源并没有消失，随着时间的增加，围岩内在应力还会重新升高，需要二次卸压甚至多轮卸压，从而使得冲击地压的防治工作大大增加。而要从根本上解决问题，就必须对上方煤层的遗留煤柱进行处理，但由于煤柱位于采空区内，若采用大孔径钻孔，钻孔数量多、深度大，且钻孔需要通过煤层间的岩石，工程量太大；若采用爆破卸压方法的，由于采空区内积聚大量瓦斯，爆破过程中一旦出现穿孔现象，极易引起瓦斯爆炸，造成更为严重的事故。因此，目前针对遗留煤柱区域的冲击地压防治，仍然是以本煤层的多轮卸压为主，无法从根本上解决煤柱本身产生的高应力问题。

煤层注水在煤矿开采过程中较为常见，其主要目的是为了防治防灭火的需要，有研究表明，煤层在浸水之后，其承载强度降低，冲击属性下降。另外随着页岩气开采的发展，高压水致裂技术也日趋成熟，目前在煤矿上已开始应用水力压裂处理坚硬顶板，但工艺较为复杂。因此，采用高压注水的方法去处理采空区的遗留煤柱是冲击地压防治的一种新方法，既能降低工程量，又可以避免次生灾害。

发明内容

本发明的目的是提供一种遗留煤柱下冲击地压防治方法，使用该方法能够从根本上对高应力来源进行消除，既能够减少卸压工程量，又具备较高的安全性，具有良好的防治效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

(1)选择一个受上方遗留煤柱影响且具有冲击危险的回采工作面；

(2)根据采掘情况和地质条件，将采空区内遗留煤柱的位置、尺寸标注在采掘工程平面图上，并分析与当前回采工作面的位置关系；

(3)根据上方煤柱与顺槽巷道的位置关系，进行钻孔设计，设计要求终孔位置位于煤柱的中心区域，高度位于上方煤层的中间，孔间距为20m，沿巷道走向布置；

(4)现场进行钻孔施工前要确定好钻机的角度，施工过程中要注意观察，并记录钻头进入上方煤层时的钻孔深度；

(5)钻孔到位后，安装高压注水管，并利用高压封孔器进行封孔，封孔位置根据上方煤层位置，要求深入煤层1m左右；

(6)开始注水，初始注水压力在15MPa，待孔内注满水之后，注水压力增加至25MPa，进行水力压裂；

(7)当注水时间超过2个小时，或者注水压力降至5MPa以下时，停止注水，将注水管路拆卸，并进行下一个孔的注水工作。

本发明的有益效果：在采空区遗留煤柱内进行高压注水，能够使煤柱内的弱面进一步发育，从而起到弱化煤体的作用，使得降低了煤柱内高应力向底板的传递作用，进而减少或消除煤柱下方回采工作面的冲击危险。该方法钻孔间距在20m左右，能够大大降低钻孔工程量，而采用高压注水不会引燃采空区内的瓦斯，具有工程量小，安全系数高、卸压效果好的特点。

附图

图1本发明高压注水钻孔示意图。

在上述附图中，其中，1-遗留煤柱，2-封孔器，3-压裂缝隙，4-注水管路，5-注水泵站，6-工作面巷道。

具体实施方式

一种遗留煤柱下冲击地压的防治方法，如图1所示。其步骤如下：

选择一个受上方遗留煤柱影响的回采工作面，煤柱宽度在20m以上，垂直距离不超过50m。对煤柱尺寸和当前工作面的布置进行分析，确定两者之间的位置关系，并绘制平面图和剖面图。