[发明专利]一种动载深部采区煤柱失稳卸-固-让多级防治方法

权利要求书

1.一种动载深部采区煤柱失稳卸-固-让多级防治方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、卸-固-让多级防治护巷煤柱失稳实施靶区的确定

采区大巷护巷煤柱位于轨道大巷和回风大巷之间，采区大巷护巷煤柱由外至内形成破坏区、塑性区及弹性核区，其中弹性核区是高静载区域，卸-固-让多级防治护巷煤柱失稳实施靶区的确定，也就是确定煤柱高静载区域，确定步骤如下：

(1)现场钻孔应力计监测确定煤柱高静载区域

根据现场条件，在轨道大巷煤柱帮布置钻孔应力计监测站，监测站安设5个钻孔应力计，设采区大巷护巷煤柱宽度为B，钻孔深度分别为0.15B、0.25B、0.35B、0.45B、0.55B，待监测站安装完毕后，开始记录各个钻孔应力计数值，采集时段为30天，待监测站监测数据采集结束后，对数据进行分析，确定采区大巷护巷煤柱内部高静载区域宽度为B₁；

(2)数值模拟确定煤柱高静载区域

根据现场条件，建立FLAC 3D数值模型，然后根据模拟结果，确定采区大巷护巷煤柱内部高静载区域宽度为B₂；

(3)煤粉量监测确定煤柱高静载区域

在轨道大巷煤柱帮布置钻孔应力计时，对钻孔的煤粉量进行收集、分析，确定采区大巷护巷煤柱内部高静载区域宽度为B₃；

(4)基于多源信息融合的高静载区域确定方法

构建基于多源信息融合的如式(1)所示的高静载区域模型，利用该模型对现场钻孔应力计监测、数值模拟及煤粉量监测三种方法确定的煤柱高静载区域进行分析，准确获得宽度为B_D的煤柱高静载区域；

B_D＝W₁B₁+W₂B₂+W₃B₃ (1)

式中：B_D为煤柱高静载区域宽度，m；B₁为现场钻孔应力计监测方法确定的高静载区域宽度，m；B₂为数值模拟方法确定的高静载区域宽度，m；B₃为煤粉量监测方法确定的高静载区域宽度，m；W₁为现场钻孔应力计监测方法确定高静载区域权重系数；W₂是数值模拟方法确定高静载区域权重系数；W₃是煤粉量监测方法确定高静载区域权重系数；

由上述分析可知采区大巷护巷煤柱宽度为B和煤柱高静载区域宽度为B_D，通过公式(2)可获得煤柱两侧塑性区宽度B₀为:

第二步、卸-固-让多级防治护巷煤柱工艺实施

将采区大巷护巷煤柱高静载区域平均分为两部分，两部分实施区域宽度均为0.5B_D，设处在孔底的那部分为第一卸-固-让实施区域，另一部分称为第二卸-固-让实施区域；现场施工顺序：首先对第一卸-固-让实施区域进行割缝、注浆，待第一卸-固-让实施区域注浆材料凝固后，再对第二卸-固-让实施区域进行割缝、注浆；待第二卸-固-让实施区域注浆材料凝固后，第一卸-固-让实施区域和第二卸-固-让实施区域中注浆材料的橡胶颗粒随采区大巷护巷煤柱中应力的增大而被压缩，而不是全部作用在树脂材料凝结块体上，以此达到让压、吸能的作用；注浆材料充满高压水射流割缝钻孔、缝槽和裂隙，同时注浆材料将相邻缝槽连为一体达到加固作用，增加采区大巷护巷煤柱强度。

2.如权利要求1所述的动载深部采区煤柱失稳卸-固-让多级防治方法，其特征在于，所述的第二步的具体施工方法为：

2.1第一卸-固-让实施区域工艺实施

2.1.1一级卸压

(a)首先在轨道大巷煤柱帮利用高压水射流割缝设备采用常压水钻进割缝钻孔至设计深度，其中割缝钻孔深度为B₀+B_D；

(b)然后将常压水调为水压为40MPa～60MPa的高压水，利用高压水射流割缝设备在第一卸-固-让实施区域设定位置进行割缝；

(c)在第一卸-固-让实施区域割缝结束后，将钻杆、割缝器、钻头设备从割缝钻孔中退出；

2.1.2二级加固-三级让压、吸能

(a)首先将封孔器推送至第一卸-固-让实施区域设定封堵处并封孔；

(b)然后利用注浆泵将含橡胶颗粒树脂注浆材料注入高压水射流割缝钻孔第一卸-固-让实施区域部分、第一卸-固-让实施区域缝槽和第一卸-固-让实施区域裂隙内，当注浆泵监测仪表达到7～8MPa，停止注浆；

(c)待注浆结束后，将封孔器卸压，抽出封孔器；

2.2第二卸-固-让实施区域工艺实施

2.2.1一级卸压

(a)待第一卸-固-让实施区域注浆材料凝固后，利用高压水射流割缝设备采用水压为40MPa～60MPa的高压水在第二卸-固-让实施区域设定位置进行割缝；

(b)在第二卸-固-让实施区域割缝结束后，将钻杆、割缝器、钻头设备从割缝钻孔中退出；

2.2.2二级加固-三级让压、吸能

(a)首先将封孔器推送至第二卸-固-让实施区域设定封堵处并封孔；

(b)然后利用注浆泵将含橡胶颗粒树脂注浆材料注入高压水射流割缝钻孔第二卸-固-让实施区域部分、第二卸-固-让实施区域缝槽和第二卸-固-让实施区域裂隙内，当注浆泵监测仪表达到7～8MPa，停止注浆；

(c)待注浆结束后，将封孔器卸压，抽出封孔器。