[发明专利]一种地面压裂厚硬岩层的载荷迁移冲击矿压防治方法

说明书

本发明涉及一种地面压裂厚硬岩层的载荷迁移冲击矿压防治方法，首先将覆岩内的厚硬岩层分成多层薄岩层，回采后其会产生整体的弯曲下沉，不在出现成梁现象，使得采区内煤体不在出现应力集中，从远场范围解决冲击矿压产生的诱因。作为配合，在采场附近切顶工作可以将运输巷道两侧的顶板岩层切断，减小悬顶产生的应力集中；通过人工施工水平致裂增涨层有效的增加碎涨量，增加对上覆岩层的支撑，减小上覆地层的下沉；通过施工水平致裂卸压钻孔对煤体进行致裂，防止煤体积聚弹性能，三位一体配合防冲效果好，尤其适用于深埋煤层。此外，针对上述施工方案，创造性的提出了相应的三巷道布置方案。

技术领域

本发明涉及煤矿冲击矿压领域，具体为一种地面压裂厚硬岩层的载荷迁移冲击矿压防治方法。

背景技术

冲击地压是指煤矿井巷或工作面周围煤岩体由于弹性变形能的瞬时释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体瞬间位移、抛出、巨响及气浪等，易造成煤矿人员伤害。一般而言，覆岩内存在厚硬岩层是产生冲击矿压的重要因素，由于厚硬岩层的存在，其难于断裂导致断裂间距大，使得其断裂时一次压力释放大，造成巨大冲击。对此现有技术多是通过单一的切顶卸压或者地面水力压裂手段治理，且具体的切顶方式与水力致裂方案多种多样；切顶卸压一般在工作面两巷进行施工，因此切顶高度有限，在更高处若存在厚硬岩层这种方法效果并不理想；水力压裂一般受施工层位以及压裂成横向、纵向裂缝不同效果差别较大，若卸压不理想后续采煤时难以找到快速的补救卸压方法，导致采煤中断。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种地面压裂厚硬岩层的载荷迁移冲击矿压防治方法，包括如下步骤：

S1，基于地层岩性与厚度确定覆岩内厚硬岩层位置，所述厚硬岩层为工作面回采后离层产生处上方的厚硬岩层；

由于离层产生于弯曲下沉带内，所以此处的厚硬岩层特指弯曲下沉带内的厚硬岩层；

优选的，离层位置可以基于地层钻孔柱状及各岩层力学参数，通过数值模拟、理论计算手段确定，所述离层位置可以是单个工作面回采后离层产生位置也可以是多个工作面回采后离层产生位置。

S2，自地面施工定向钻孔，定向钻孔垂直段施工于上山煤柱上方，定向钻孔水平段施工于工作面正上方厚硬岩层内，且平行于工作面推进方向；

优选的，所述定向钻孔为一孔多底钻孔，即定向钻孔包括一个垂直段和不同层位所对应的多个水平段；水平段的长度略大于工作面推进长度。

S3，通过定向钻孔进行水力压裂，在厚硬岩层内形成水平裂缝，将厚硬岩层分成多层薄岩层；

S4，以上一工作面通风行人巷作为本工作面回风巷道，并在上一工作面回采时在其内向本工作面施工水平致裂卸压钻孔，使得本工作面煤层致裂卸压；上一工作面运输巷道内施工有切顶钻孔，通过切顶钻孔进行切顶并施工本工作面水平致裂增涨层；

S5，掘进本工作面运输巷道，用于运输本工作面采出的煤；沿着本工作面运输巷道走向间隔施工切顶钻孔，切顶钻孔自本工作面运输巷道顶板向上竖直施工，切顶钻孔终孔施工至步骤S1确定的最低位的厚硬岩层或施工至接近步骤S1确定的最低位的厚硬岩层处，通过切顶钻孔进行水力压裂以将运输巷道两侧的顶板岩层切断；

通过切顶钻孔向下一工作面方向进行水力压裂以在下一工作面的煤层顶板内施工水平致裂增涨层，水平致裂增涨层位于垮落带上部，选择在厚度较大的软岩内施工，水平致裂增涨层由水力压裂在岩层内形成的不规则沟通裂隙致成；

优选的，切顶钻孔在运输巷道内靠近工作面回采区域侧；切顶钻孔将运输巷道两侧的顶板岩层不连续切断，即不同切顶钻孔水力压裂形成的纵向压裂面不连接，当工作面回采后，在自身重力以及上覆岩层作用力下，纵向压裂面连通，顶板完全切断。

优选的，步骤S4、S5中，水力压裂施工水平致裂增涨层的钻孔可以单独施工，有别于切顶钻孔，施工位置仍位于运输巷道内。