[发明专利]一种基于断层富承压水冻结法的煤矿防冲击地压掘进方法

说明书

本发明公开了一种基于断层富承压水冻结法的煤矿防冲击地压掘进方法，包括超前地质勘探阶段和冻结钻孔分步施工阶段，超前地质勘探阶段，包括对断层性状和高承压水赋存条件的探测，冻结钻孔分步施工阶段，将管路连接至冻结施工钻孔，利用低温对断层破碎带周围富承压水进行冻结，断层两侧冻结区域超过断层破碎带两翼25m以上，冻结完成后，掌子面掘进，同时对冻结施工钻孔进行冻结温度监测并维持冷冻效果，掘进穿过断层破碎带50‑70m后，停止冻结，让其自然融化解冻。很好地解决富水近断层地质中煤矿巷道掘进所面临的冲击地压风险。该方法隔水性能较好，对地层的适应能力较强，施工方便，同时有利于解决巷道掘进期间的断层突涌水问题。

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，尤其涉及一种基于断层富承压水冻结法的煤矿防冲击地压掘进方法。

背景技术

随着我国煤炭开采深度与强度的不断增加，矿井冲击地压事故逐渐成为影响安全开采的主要灾害之一。在巷道掘进和煤炭开采过程，断层的存在加剧了煤岩体的非稳定性，因断层活动造成的煤矿冲击地压和强矿震频发。对于深部富承压水的水文地质而言，开采扰动易引起断层活化，从而加大了矿井突水和巷道冲击地压的风险。因此，如何防治煤矿巷道掘进过程的冲击地压事故，尤其在近断层富承压水的地质环境中进行安全高效的掘进，已成为采矿行业绿色发展亟待研究和解决的关键问题。

由于断层破碎带内岩体破碎、阻水性差，巷道掘进过富承压水断层会引起动力扰动造成矿井突水、断层失稳活化诱发冲击地压等安全风险，现有的施工技术如地表疏放、井下疏放、带压开采等存在一些不足之处，如承压水水压变化易破坏断层构造带应力平衡、诱发断层活化型冲击地压、导通承压水裂隙通道等，因此有必要研究一种安全、可靠，可用于煤矿富承压水断层区域的巷道掘进防治冲击地压的施工方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于断层富承压水冻结法的煤矿防治冲击地压掘进方法，以很好地解决富水近断层地质中煤矿巷道掘进所面临的冲击地压风险。该方法隔水性能较好，对地层的适应能力较强，施工方便，同时有利于解决巷道掘进期间的断层突涌水问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于断层富承压水冻结法的煤矿防冲击地压掘进方法，具体包括超前地质勘探阶段和冻结钻孔分步施工阶段。

所述施工方法中的断层是指延性模式断层，延性模式断层包括断层面和破碎带，上盘和下盘在外界影响因素，如富承压水，作用下可沿断层面发生相对错动滑移，并形成具有一定影响深度的破碎带。

所述超前地质勘探阶段，包括对断层性状和高承压水赋存条件的探测，具体实施过程如下：

S1：在井下巷道掘进区域断层面附近实施多个超前勘探钻孔，确定断层的产状、几何尺寸和力学属性等，探明断层高承压水的层位及区域边界，并依据勘探结果确定实施冻结法钻孔的布置间距、数量、角度等冷冻孔布置参数；

S2：根据S1步骤所确定的冷冻孔布置参数和断层高承压水含量及边界，确定冻结钻孔的作用时间及温度。

结合图3，在完成超前地质勘探后，本发明实施例的所述冻结钻孔分步施工阶段，主要包括以下步骤：

S3：通过将外部恒温管路连接至冻结施工钻孔，可利用低温对断层周围富承压水进行冻结，断层两侧冻结区域一般超过破碎带，包括远端破碎带和近端破碎带，两翼25m以上，进而将断层高承压水区域与掘进区域隔离，以防止巷道掘进扰动过程的断层活化，进而避免诱发断层活化性冲击地压灾害的发生。

S4：冻结完成后，掌子面准备掘进，同时对冻结施工钻孔进行冻结温度监测并维持冷冻效果，掘进面穿过远端断层破碎带后50-70m，停止维护冻结孔，让其自然融化解冻。