[发明专利]一种煤矿冲击地压地面超前预控方法

说明书

本发明涉及一种煤矿冲击地压地面超前预控方法。首先在煤层开采之前对煤岩体冲击倾向性进行鉴定，而后基于综合指数法预测矿井冲击危险性，并划定危险区域，采用地面压裂技术对危险区域岩层进行压裂。工作面开采过程中，采用微震监测系统实时监测上覆岩层破断的能量释放强度，并依据监测结果，地面采用水力压裂技术进一步对岩层进行压裂弱化，实现冲击地压的防控。该方法科学可靠，技术手段全面，从源头上对冲击地压源进行控制，应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，特别是涉及一种煤矿冲击地压地面超前预控方法

背景技术

煤矿地下开采过程中，冲击地压是威胁煤炭安全开采的一大灾害，也是最难控制、造成人员伤亡率最高的灾害，且冲击地压发生的次数也在逐年增加。

国内外学者对于冲击地压的发生机理做了大量的工作，研究表明，地质动力环境、开采扰动等造成的应力积聚、能量释放是诱发冲击地压的根本原因，且冲击地压大都发生在坚硬顶板矿区，因顶板强度高、厚度大，开采过程中顶板不易破断，造成能量积聚，从而易诱发冲击地压。然而，目前国内外对于冲击地压的控制一直无法实现突破，对于该类灾害的控制多局限于井下范围的被动防御，无法从源头上治理，灾害引起的人员死亡、资产流失一直无法得到控制，严重影响矿井的安全生产。

因此，如何提供一种在开采之前地面压裂控制冲击地压的方法，成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿冲击地压地面超前预控方法，通过预测冲击地压的发生倾向性，合理选择地面压裂控制手段，并在开采过程中实时监测覆岩破断冲击强度，有针对性的进行定点控制，以避免冲击地压的发生，从源头上对冲击灾害进行防控，实现矿井的安全开采。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

煤层开采前，在煤层及其顶底板中钻孔取煤岩体芯，测定实时煤岩体芯的冲击倾向性，得到测定结果；所述测定结果为无冲击倾向或有冲击倾向；

若所述测定结果为有冲击倾向时，进行超前压裂控制，所述超前压裂控制具体包括，

采用综合指数法，确定冲击矿压危险等级评定指数W_t1，并根据所述冲击矿压危险等级评定指数W_t1判断矿井有无冲击危险性；

当矿井有冲击危险性时，根据工作面开采地质条件，建立数值模拟模型；

根据所述数值模拟模型，确定矿井危险区域，所述矿井危险区域为模拟压裂位置；

利用地面压裂工艺对所述模拟压裂位置对应的实际矿井中预压裂位置进行压裂。

可选的，所述采用综合指数法，确定冲击矿压危险等级评定指数W_t1的计算公式为：

式中：W_i为第i个影响因素的实际评价指数；W_imax为表中第i个影响因素的最大评价指数；n_i为影响因素的数目；所述影响因素为开采区域内同一水平煤层冲击矿压发生历史次数n、开采深度h、上覆裂隙带内坚硬厚岩层距煤层的距离与煤层厚度比值d、开采区域内构造引起的应力增量与正常应力值之比γ、顶板岩层厚度特征参数L_st、煤单轴抗压强度R_c和煤弹性能指数W_ET中的一个或多个。

可选的，所述根据冲击矿压危险等级评定指数判断矿井有无冲击危险性，具体包括：

若W_t1≤0.25，则认定为无冲击危险性；

若0.25＜W_t1≤0.5，则认定为弱冲击危险性；