[发明专利]一种非牛顿流体填充锚杆防治冲击地压的巷道支护方法

说明书

本发明公开了一种非牛顿流体填充锚杆防治冲击地压的巷道支护方法，具体步骤包括：确定采场存在的冲击地压危险区域、确定冲击危险区域的冲击危险等级，并确定所需锚杆强度等级、根据所需锚杆强度等级，预制不同尺寸、规格的空芯锚杆，并调配不同粘稠度的非牛顿流体、选定空芯锚杆补充支护区域并填充非牛顿流体、填充完成后，通过在支护区域一定范围内的顶板深孔爆破对其支护效果进行检验，并根据支护效果调整非牛顿流体材料配比；通过本方法能够消除或减弱冲击地压造成的煤岩结构瞬时变形破坏，从而降低冲击地压发生时的危险性，保证巷道安全性，最终达到安全、高效生产的目的。

技术领域

本发明涉及冲击地压防治技术领域，具体涉及一种非牛顿流体填充锚杆防治冲击地压的巷道支护方法。

背景技术

随着煤炭资源开采的深部化和地质复杂化，冲击地压灾害越来越制约着我国煤矿安全生产，频繁发生的冲击地压事故严重威胁着矿井工作人员的生命安全及社会稳定发展。现有的冲击地压防治技术主要集中在大直径钻孔卸压、煤体卸压爆破、顶板卸压爆破及煤层注水卸压等减弱应力集中方面。

在工程实践中发现，现有的冲击地压危险防治措施在卸压方面具有较好的效果，但这些卸压措施并不能完全消除冲击地压的发生，冲击地压事故仍然时有发生，造成巷道周围煤岩体瞬时变形失稳及破坏。另外，由于地质条件的复杂性，动载因素也是冲击地压发生的主要因素，因此，研究动载及冲击造成的巷道周围煤岩体瞬时变形破坏的控制方法具有重要意义。

非牛顿流体剪切应力与剪切应变率之间不是线性关系，具有剪切增稠特性，即胀流性，其粘度随着剪切速率或剪切应力的增加展现出数量级增加。因此，在巷道受载瞬时失稳或发生冲击失稳时，非牛顿流体填充锚杆抗剪切强度迅速呈数量级增加，可消减巷道的瞬时变形破坏，保证了巷道安全性。同时，对于巷道周围煤岩体的缓慢变形释能过程阻碍较小，相比于传统支护手段，更有利于巷道缓慢变形卸压。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种非牛顿流体填充锚杆防治冲击地压的巷道支护方法，其能够消除或减弱冲击地压造成的煤岩结构瞬时变形破坏，从而降低冲击地压发生时的危险性，保证巷道安全性，最终达到安全、高效生产的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种非牛顿流体填充锚杆防治冲击地压的巷道支护方法，具体包括以下步骤：

S1：确定采场存在的冲击危险区域；

S2：确定冲击危险区域的冲击危险等级，并确定所需锚杆强度等级；

S3：根据所需锚杆强度等级，预制不同尺寸、规格的空芯锚杆，并调配不同粘稠度的非牛顿流体；

S4：选定空芯锚杆补充支护冲击危险区域并填充非牛顿流体；

S5：填充完成后，通过在支护的冲击危险区域一定范围内的顶板深孔爆破，对其支护效果进行检验，并根据支护效果调整非牛顿流体材料配比。

优选地，步骤S2中，利用综合指数法和多因素叠加法，计算冲击危险区域的冲击危险等级，分别划定强冲击危险区域、中等冲击危险区域和弱冲击危险区域共三个等级危险区域。

优选地，步骤S3中，空芯锚杆包括螺纹空芯管体，所述螺纹空芯管体的腔体通过隔板形成U型腔体，U型腔体的两端密封并分别设有注液孔和出液孔，所述注液孔、出液孔旁均设有控制其开合的阀门，所述螺纹空芯管体上还设有用于将其固定在钻孔上的垫片和螺母；

采用进液孔、出液孔设计一方面在注入非牛顿流体时，可利用出液孔进行排气，保证注液的充分性；另一方面，液体回收时，可通过注液孔注入气体等方法挤出液体，实现充填液体快速回收的效果。