[发明专利]一种高应力状态下区段宽煤柱防抱钻水力割缝精准卸压法

说明书

本发明公开了一种高应力状态下区段宽煤柱防抱钻水力割缝精准卸压法，具体步骤为：巷道冲击危险区域划分、确定钻孔布置方位、实施小孔径卸压钻孔、实施单个超高压水力割缝钻孔以及多组超高压水力割缝钻孔顺序实施；本方法借鉴了保护层开采原理，在高地应力状态下，通过在区段宽煤柱实施两排顺层密集小孔径卸压钻孔形成卸压区，在该区域实施超高压水力割缝钻孔能有效避免塌孔、抱钻，并通过划分区段宽煤柱“三带”，实现水力割缝作业高效精准卸压，同时保留煤柱承载能力，能有效防治冲击地压灾害，减少巷道变形量，提高矿井安全经济效益。

技术领域：

本发明涉及卸压护巷工艺技术领域，具体涉及一种高应力状态下区段宽煤柱防抱钻水力割缝精准卸压法。

背景技术：

留设区段宽煤柱是一种有效的护巷方法，在内蒙、山西、陕西、甘肃等矿区被广泛使用，该方法是在上区段运输巷和下区段回风巷之间留设一定宽度(30～40m)的煤柱，随上区段工作面回采过后，其对煤层垮落顶板形成有效支承，使下区段回风巷避开由于顶板垮落造成的支承应力峰值区域。然而，煤柱尺寸留设主要借鉴其他矿区经验，无成熟的理论体系作为依据。煤柱留设宽度过大，造成10％～30％的资源浪费，留设宽度过小，受二次回采扰动、采空区顶板变形以及地质构造等因素影响极易诱发冲击地压灾害，造成巷道变形量大，维护工作量激增，对现场人员及设备带来极大的安全威胁。因此，要保证资源最大回收率且工作面安全回采，需要对留设的区段宽煤柱进行卸压处理。

近年来，超高压水力割缝技术作为煤层高效卸压技术，超高压水射流可在煤体中形成环形或矩形的缝槽，为煤体卸压提供空间，通过合理布置割缝钻孔组，能在割缝控制区域形成割缝缝槽网，实现割缝控制区域整体均匀卸压，使顶板集中静载转移至煤柱或工作面深处，且阻断、削弱因采动造成的动载扰动波传递，能有效防治冲击地压灾害，保障工作面巷道、人员及设备的安全。该工艺技术已在我国各矿区推广应用，但超高压水力割缝钻孔在区段宽煤柱实施时受集中静载及动载扰动影响，塌孔、抱钻现象频发，严重影响作业效率，钻杆消耗量剧增。

发明内容：

有鉴于此，本发明的目的在于一种高应力状态下区段宽煤柱防抱钻水力割缝精准卸压法，以解决水力割缝钻孔在区段宽煤柱实施时受集中静载影响塌孔、抱钻现象频发的问题。借鉴保护层开采原理，在水力割缝钻孔组上下各实施一排小孔径卸压钻孔，根据冲击危险区域划分调整小孔径钻孔间距以调节卸压效果，统计小孔径钻孔钻屑量，划分煤柱“三带”，合理规划割缝刀数，煤柱卸压同时保留承载能力，同时避免塌孔、抱钻，提高割缝作业效率。

本发明由如下技术方案实施：一种高应力状态下区段宽煤柱防抱钻水力割缝精准卸压法，具体包括如下步骤：

S1、巷道冲击危险区域划分；弱冲击危险区、中冲击危险区、强冲击危险区；

S2、确定钻孔布置方位；根据巷道冲击危险区域划分情况，规划超高压水力割缝钻孔及小孔径卸压钻孔布置参数；具体为：

当区段宽煤柱高度H≥2.2m时，在超高压水力割缝钻孔上下布置至少两排小孔径卸压钻孔；当区段宽煤柱高度H＜2.2m时，在超高压水力割缝钻孔上方布置1～2排小孔径卸压钻孔；

超高压水力割缝钻孔及小孔径卸压钻孔垂直于区段宽煤柱(1)走向，沿其倾向实施打钻作业，

H₁∈[0.8,1.5]m，H₁为超高压水力割缝钻孔连线与小孔径卸压钻孔连线之间的距离；

H₂∈[0.2,0.3]m，H₂为多排小孔径卸压钻孔在超高压水力割缝钻孔同侧时，其连线之间的距离；

H₃∈[0.8,1.8]m，H₃为超高压水力割缝钻孔连线到煤柱顶部或底部的距离；

H₄∈[0.2,0.3]m，H₄为最靠近煤柱顶部或底部的小孔径卸压钻孔连线到煤柱顶部或底部之间的距离；