[发明专利]深部矿井冲击地压控制方法

说明书

本发明公开了一种深部矿井冲击地压控制方法。该方法根据现场实测和实验结果，科学评判深部矿井不同区域冲击地压危险性等级，分为弱冲击地压、中等冲击地压、强冲击地压和极强冲击地压。基于不同冲击地压危险性等级采用切顶卸压方法、碎胀充填方法、吸能支护方法联合防治，当冲击地压等级为强冲击地压或极强冲击地压时，在顶板垮落碎胀充填基础上注入人工充填材料强化控制效果，通过现场监测对冲击地压控制效果进行定量评价，反馈优化防冲控制设计方案。本发明提供了一种冲击地压源头防治方法，对于保障深井安全开采具有重要意义。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，特别涉及一种深部矿井冲击地压控制方法。

背景技术

冲击地压是地下工程和采矿工程领域常见的岩石动力破坏现象。相比浅部冲击地压的影响因素单一，主要受坚硬顶板的影响，深部矿井埋深大、地质条件复杂、冲击地压影响因素多样，深部冲击地压特征表现为易发生，发生位置范围广、发生时间跨度长、卸压要求突出。

目前，常规的防治冲击地压技术主要在预测冲击地压危险性局部区域实施，且防治冲击地压方法单一具有被动性，常用的冲击地压防治方法可能出现以下不利情况：一是常用的局部转移岩体应力或释放积聚应变能如深孔爆破、断裂顶板或底板等方法未能整体切断岩层应力传递，工作面回采后上覆顶板不易充分垮落碎胀充填；二是未能针对不同冲击地压危险性等级设计组合控制方法，即未科学分析不同方法组合后防治冲击地压的联合控制机理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深部矿井冲击地压控制方法，该深部矿井冲击地压控制方法能够针对深部煤矿不同区域的冲击地压危险性等级做出科学评判，采用切顶卸压方法、碎胀充填方法、吸能支护方法联合控制冲击地压，实现深部矿井冲击地压的源头防治。

为实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种深部矿井冲击地压控制方法。所述深部矿井冲击地压控制方法包括：根据现场实测和实验结果，科学评判冲击地压等级，危险性等级分为弱冲击地压、中等冲击地压、强冲击地压和极强冲击地压；当冲击地压为弱冲击地压或中等冲击地压时，通过切顶卸压方法、顶板垮落碎胀充填方法和吸能支护方法进行防冲控制；当冲击地压为强冲击地压或极强冲击地压时，通过切顶卸压方法、碎胀充填方法和吸能支护方法进行防冲控制，所述碎胀充填方法包括所述顶板垮落碎胀充填方法和人工材料充填方法，以强化防冲控制效果；在现场对冲击地压控制实施效果进行定量评价，判定控制后的冲击地压的危险性等级，以反馈优化防冲控制设计方案。

根据本发明的一实施方式，其中，所述根据现场实测和实验结果，判断冲击地压为弱、中等、强和极强四个等级，等级判定包括：现场布置全方位多维空间实时监测系统获取数据，实现多参量耦合判定冲击地压等级，各参量分别记录为W_i1、W_i2～W_in，现场实测值最终取max{W_i1、W_i2～W_in}；现场取出岩芯制作成标准试样，通过室内岩石压缩试验获取力学参数，计算得到岩体储存的弹性能W_c；求出W_e=max{max{W_i1、W_i2～W_in}，W_c}，基于煤岩冲击危险性国家分类标准进行判定，取冲击地压等级较高者作为最终判定结果。

根据本发明的一实施方式，其中，所述切顶卸压方法包括水力压裂切顶、聚能爆破切顶、瞬时胀裂切顶、密集钻孔切顶和精准机械切顶，基于现场钻孔获得岩层破碎程度选用相应的所述切顶卸压方法：当顶板岩层破碎程度大、硬度较小，选取所述水力压裂切顶、所述聚能爆破切顶、所述瞬时胀裂切顶、所述密集钻孔切顶和所述精准机械切顶中的一种或几种进行切顶卸压；当顶板岩层破碎程度小、硬度较大，选取所述聚能爆破切顶和/或所述瞬时胀裂切顶进行切顶卸压；确定切顶卸压参数包括切顶高度、切顶角度和钻孔间距。