[发明专利]一种煤矿冲击地压治理方法

说明书

本发明公开一种煤矿无煤柱开采治理冲击地压方法，尤其适用于煤矿工程技术领域。在工作面回采过程中沿回采巷道非回采一侧浇筑混凝土，自切眼开始随着回采一直施工至停采线，形成一道砼墙，待采空区矿压稳定后，自切眼开始在未采区沿砼墙掘进下一工作面回采巷道，砼墙做为巷道一帮，即沿空掘巷。以此沿空掘巷做为下工作面其中一条回采巷道，另外掘一条回采巷道和切眼，形成综采工作面。其步骤简单，使用效果好，既能实现无煤柱开采彻底治理冲击地压，又能提升资源回收率，还能处理一部分矸石，具有广泛的实用性。

技术领域

本发明涉一种煤矿冲击地压治理方法，尤其适用于存在综采工作面受二次采动影响巷道易发生冲击地压的矿井使用的煤矿冲击地压治理方法，属于煤矿工程技术领域。

背景技术

随着深部煤炭资源的逐步开发，冲击地压灾害日益加剧，已成为严重制约煤矿安全高效开采的主要灾害形式，也成为采矿学界广泛关注并开展研究工作的热点，但目前仍然是世界性难题，迫切需要找到一种切实有效的治理办法。

当前在鄂尔多斯区域西部新开深埋矿井如石拉乌素、门克庆、红庆河、葫芦素等煤矿冲击地压灾害无一例外地发生在受二次采动影响巷道超前综采工作面120m以内的范围，主要表现为巷道两帮、顶板、底板急遽鼓出，支护破坏，断面缩小严重，部分不能进人，甚至导致工作面通风不畅。

长期以来，世界各国学者都试图从原理上解释煤矿冲击地压为什么发生，先后提出了一系列重要的理论来解释其发生机理，主要有强度理论、刚度理论、能量理论、冲击倾向性理论、三准则理论和变形系统失稳理论等。这些从不同角度研究了冲击地压发生的条件和机理，但各个理论都有其自身的特点和局限性。国内专家在充分借鉴、吸收的基础上，在1985年由原抚顺矿务局和阜新矿业学院组成的冲击地压研究组认为冲击地压过程是一个煤岩发生破裂的力学过程，是煤岩局部区域承受极限载荷，变形局部化，原有微裂隙贯通为宏观大裂隙，是大裂隙扩展失稳的结果。齐庆新等进一步提出“三因素”机理模型，即内在因素(煤岩的冲击倾向性)、力源因素(高度的应力集中或高变形能的储存与外部的动态扰动)和结构因素(具有软弱结构面和易于引起突变滑动的层状界面) 是导致冲击地压发生的最主要因素。防治技术主要可分为3类，第1类为区域防范方法(包括优化开拓布置、解放层开采、无煤柱开采、煤层注水等)；第2类为主动解危法(包括深孔爆破、卸载爆破、水力压裂、大孔卸压等)；第3类方法为加强支护法，依据巷道围岩“强弱强”结构，采用主动、被动支护相结合，刚性、柔性支护相搭配的方式，即增大支护强度或改善支护方式提高围岩抗冲击能力。

鄂尔多斯地区自2016年巴彦高勒煤矿率先对回采工作面采用“切顶卸压”主动解危法治理冲击地压起，周边石拉乌素、门克庆、红庆河等煤矿都在效仿。到目前各矿首采盘区都已回采2～3个工作面，除了首采工作面外，接续工作面无不仍存在较严重的冲击地压隐患。

遗憾的是，本地区使用该方法无一解决问题的实例，却至今仍然是标准答案。现实迫使我们必须对“切顶卸压”治理方法从根本上进行深刻反思并重新评估。

冲击地压“切顶卸压”治理方法的理论基础在于①将应力转移至深部，消减临近巷道区域的应力集中；②形成自巷道壁至深部强-弱-强的围岩受力结构，从而有利于防冲；③改变巷道围岩力学性质，使其变软，从而降低其冲击倾向性；④在巷道两帮形成卸压空间，有利于吸收地压能量。

这一理论存在先天性不足。煤系地层本身就是层状结构，其成分及其力学性质极不均匀。岩体是经历漫长地质历史而形成的，赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中，长期经受复杂的地质建造和改造两大作用，产生了各种不同类型和规模的结构面，如断层、节理、层理、片理、裂隙等。受这些结构面交切，形成了一种独特的割裂结构[15]。岩体受压能力远远大于受拉能力，一般达10倍。深部岩体在采动影响之前处于三向应力状态，其内部则表现为压应力(至今未实测得拉应力)。岩体破坏的前提条件是先形成空间，以便于受压转化为受拉或剪[16]。