[发明专利]一种预留卸压观测钻孔并联合注浆的两巷变形控制方法

说明书

本发明公开了一种预留卸压观测钻孔并联合注浆的两巷变形控制方法，适用于采煤工程中致密冲击倾向煤层。包括在两巷煤帮上间隔布置的上、下向注浆钻孔，以及上、下向卸压观测钻孔，上向注浆钻孔与临近的上向卸压观测钻孔为一组，下向注浆钻孔与临近的下向卸压观测钻孔为一组，注浆钻孔内安设有注浆锚索。在卸压观测钻孔内壁喷涂有荧光涂层，通过观测卸压观测钻孔内壁的坍塌情况、荧光涂层剥离程度确定合理的注浆时机。当卸压观测钻孔内壁较为稳定致密时，不开启临近注浆钻孔的注浆工序；当卸压观测钻孔内壁断面坍塌煤粉超过该断面面积1/3时，开启注浆工序。此外，卸压观测钻孔也可作为卸压钻孔，缓解煤层冲击倾向及超前支承压力影响幅度。

技术领域

本发明涉及一种预留卸压观测钻孔并联合注浆的两巷变形控制方法，尤其是一种适用于采煤工程中致密冲击倾向煤层条件下的预留卸压观测钻孔并联合注浆的两巷变形控制方法。

背景技术

高应力状态下具有大量弹性能的煤岩体的骤然崩出或冒落并伴随声响、震动或者气浪等动力效应的现象统称为煤矿动压现象。近年来，煤矿动压现象的发生概率总体上随着开采深度的增加而增加，但是开采条件复杂的浅部煤层也有可能发生煤矿动压现象。总体上，具有冲击倾向的煤层在我国广泛存在，相较于理想煤层条件下的开采而言，在此类煤层中的开采具有较大的技术挑战性。例如，2018年10月20日，山东龙郓煤业冲击地压事故造成了21人遇难，带来了巨大的人员伤亡和经济损失。因此，针对冲击倾向性的煤层开采和对应的巷道控制技术在当前仍旧有很大的研究空间和改进空间。

在煤层开采作业中，煤岩体的冲击现象多发生在掘进迎头或工作面两巷，尤其是在工作面端头位置附近。目前，在具有冲击倾向的煤层中多采用强力支护或者让压支护方式。煤矿生产现场中多数煤矿采用锚杆、锚索、金属网、架棚等构件中的某几种，进而相互配合来防止煤矿冲击矿压的发生。此外，煤层注浆方案也在多数煤矿中进行了实践，主要应用于工作面两巷，虽然在一定程度上可以遏制冲击现象的发生频次，但是该方案存在以下问题：

1）多数冲击煤层的煤体赋存相对致密，注浆实施作业困难。多数冲击煤层的煤体内部裂隙相对不发育，并具有较高的应力，煤体多处于弹性状态，从而为后续冲击现象埋下隐患。这种情况下，注浆作业中的浆液极难通过孔壁裂隙渗入煤体，且浆液扩散半径极为有限。注浆效果难以达到预期。

2）注浆扩散范围盲区多，注浆效果评价困难。由于注浆的浆液扩散路径和扩散范围发生在煤体内部，工程操作人员无法实时得知浆液的扩散范围和扩散路径，实际生产中多通过注入量来评判注浆效果。故而具有一定的盲目性，浆液的实际运移行为处于工程技术人员的盲区中。在致密煤层中，注浆量的多少在不同钻孔中往往不一，造成诸多困惑和疑难点。

3）致密煤层注浆困难，浆液依托重力集中于钻孔某一段。致密煤层裂隙发育不成熟，浆液实际渗透困难。有时虽然浆液压力很高，但是出浆速率缓慢，而且钻孔多具有一定倾角，浆液依托于重力或是集中于孔底，或是集中于孔口。因此，在注浆完毕后，时常可见注浆锚杆（索）端头封堵处有泌水现象或者漏气现象。泌水现象证明钻孔内部压力高，浆液中水分子较小，与浆液分离并通过封堵处渗出；漏气现象证明钻孔内部空气未排出，封堵在钻孔内部形成高压空气。这些现象都证明了目前致密煤层中的注浆效果不理想，未能够达到实际效果。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种操作简便、避免盲目注浆、且注浆效果好的致密冲击煤层预留卸压观测钻孔并联合注浆的两巷变形控制方法。

技术方案：本发明的预留卸压观测钻孔并联合注浆的两巷变形控制方法，包括如下步骤：

a.在工作面运输巷和回风巷的掘进过程中，在非回采侧间隔距离交替钻进上向注浆钻孔和下向注浆钻孔，成孔后，在上向注浆钻孔内安设上向注浆锚索，在下向注浆钻孔内安设下向注浆锚索，并配套安装上向注浆锚索托盘和下向注浆锚索托盘，施加预紧力后用螺母拧紧，在所有注浆锚索外端头套接注浆转换头；