一种遗留煤柱下冲击地压的防治方法技术

本发明专利技术公开了一种遗留煤柱下冲击地压的防治方法，通过在煤柱下方巷道施工钻孔，采用高压注水的方式，对上方煤柱进行弱化处理，降低煤柱内的集中高应力。首先掌握遗留煤柱与下方工作面的位置关系，确定卸压区域；然后在该区域施工注水钻孔，钻孔参数要根据地质条件和位置关系进行确定；在钻孔施工过程中，必须掌握进入上方煤层时的钻孔深度；钻孔完成后，利用乳化液泵站、高压注水管路和水力膨胀封孔器进行注水，封孔位置要位于上方煤层之中；当达到注水时间或者注水压力出现突然下降时，停止注水。该方法能够实现对采空区内遗留煤柱的直接卸压处理，与钻孔卸压和煤层爆破等传统方法相比，具有工程量低，安全系数高、防治效果好等优点。

A method of prevention and control of rock burst under left coal pillar

The invention discloses a left pillar rockburst prevention methods, through the tunnel construction in the coal pillar under drilling, using high pressure water injection mode, the upper coal pillar weaken, reduce the concentrated coal pillar in high stress. First, grasp the left coal pillars and underneath working face position, determine the pressure relief area; then in the construction of regional water drilling, drilling parameters should be determined according to the geological conditions and position; in the process of drilling, drilling in coal seam must grasp the depth of the borehole; after the completion of the use of emulsion pump, high pressure water pipe and hydraulic expansion water injection hole sealing device, the sealing position should be located above the coal seam; when the injection time or a sudden drop in water pressure, water stop. The method can realize the direct pressure relief treatment of the left coal pillar in the goaf, and has the advantages of low engineering quantity, high safety factor, good prevention effect, etc. compared with the traditional methods such as drilling pressure relief and coal seam blasting.

【技术实现步骤摘要】
一种遗留煤柱下冲击地压的防治方法
本专利技术涉及在遗留煤柱下进行采掘作业时，进行冲击地压防治的一种方法。这种冲击地压的防治方法，主要适用在近距离煤层群开采条件下，当上方煤层回采过程中存在遗留煤柱时，对下方煤层带来高应力集中现象，使其冲击危险性增加，针对这种情况进行的冲击地压防治方法。
技术介绍
对于赋存有多煤层的矿区，煤层群联合开采是一种经济高效的开采手段。对于冲击地压矿井而言，选择合理的煤层作为保护层进行开采，可以有效的降低被保护层的煤体应力，达到预先卸压的效果。但在保护层开采过程中，受地质构造或煤层赋存条件影响，部分区域不可避免要留设一部分煤柱，比如断层保护煤柱、大巷煤柱等。此类煤柱由于周围区域采空从而造成煤柱体成为高应力集中区，当煤柱尺寸较大时(宽度＞20m)，高应力向下传递，从而造成煤柱下方被保护层的高应力集中现象，当下方煤层在该区域进行采掘作业时，极易发生冲击地压灾害。目前，针对上方煤层遗留煤柱区域造成的高应力现象，主要采用在下方煤层采掘过程中对煤体进行卸压的方法。目前煤体卸压方法主要有大孔径钻孔和煤层爆破等手段。采用上述手段后，能够缓解采场围岩内的应力集中程度，达到卸压的目的。但由于上方遗留煤柱仍然存在，使得采场围岩的高应力来源并没有消失，随着时间的增加，围岩内在应力还会重新升高，需要二次卸压甚至多轮卸压，从而使得冲击地压的防治工作大大增加。而要从根本上解决问题，就必须对上方煤层的遗留煤柱进行处理，但由于煤柱位于采空区内，若采用大孔径钻孔，钻孔数量多、深度大，且钻孔需要通过煤层间的岩石，工程量太大；若采用爆破卸压方法的，由于采空区内积聚大量瓦斯，爆破过程中一旦出现穿孔现象，极易引起瓦斯爆炸，造成更为严重的事故。因此，目前针对遗留煤柱区域的冲击地压防治，仍然是以本煤层的多轮卸压为主，无法从根本上解决煤柱本身产生的高应力问题。煤层注水在煤矿开采过程中较为常见，其主要目的是为了防治防灭火的需要，有研究表明，煤层在浸水之后，其承载强度降低，冲击属性下降。另外随着页岩气开采的发展，高压水致裂技术也日趋成熟，目前在煤矿上已开始应用水力压裂处理坚硬顶板，但工艺较为复杂。因此，采用高压注水的方法去处理采空区的遗留煤柱是冲击地压防治的一种新方法，既能降低工程量，又可以避免次生灾害。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种遗留煤柱下冲击地压防治方法，使用该方法能够从根本上对高应力来源进行消除，既能够减少卸压工程量，又具备较高的安全性，具有良好的防治效果。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：(1)选择一个受上方遗留煤柱影响且具有冲击危险的回采工作面；(2)根据采掘情况和地质条件，将采空区内遗留煤柱的位置、尺寸标注在采掘工程平面图上，并分析与当前回采工作面的位置关系；(3)根据上方煤柱与顺槽巷道的位置关系，进行钻孔设计，设计要求终孔位置位于煤柱的中心区域，高度位于上方煤层的中间，孔间距为20m，沿巷道走向布置；(4)现场进行钻孔施工前要确定好钻机的角度，施工过程中要注意观察，并记录钻头进入上方煤层时的钻孔深度；(5)钻孔到位后，安装高压注水管，并利用高压封孔器进行封孔，封孔位置根据上方煤层位置，要求深入煤层1m左右；(6)开始注水，初始注水压力在15MPa，待孔内注满水之后，注水压力增加至25MPa，进行水力压裂；(7)当注水时间超过2个小时，或者注水压力降至5MPa以下时，停止注水，将注水管路拆卸，并进行下一个孔的注水工作。本专利技术的有益效果：在采空区遗留煤柱内进行高压注水，能够使煤柱内的弱面进一步发育，从而起到弱化煤体的作用，使得降低了煤柱内高应力向底板的传递作用，进而减少或消除煤柱下方回采工作面的冲击危险。该方法钻孔间距在20m左右，能够大大降低钻孔工程量，而采用高压注水不会引燃采空区内的瓦斯，具有工程量小，安全系数高、卸压效果好的特点。附图图1本专利技术高压注水钻孔示意图。在上述附图中，其中，1-遗留煤柱，2-封孔器，3-压裂缝隙，4-注水管路，5-注水泵站，6-工作面巷道。具体实施方式一种遗留煤柱下冲击地压的防治方法，如图1所示。其步骤如下：选择一个受上方遗留煤柱影响的回采工作面，煤柱宽度在20m以上，垂直距离不超过50m。对煤柱尺寸和当前工作面的布置进行分析，确定两者之间的位置关系，并绘制平面图和剖面图。根据所绘制的平、剖面图，进行钻孔施工设计，施工位置为工作面顺槽巷道，钻孔终孔位置应位于煤柱中心区域，高度在煤柱所在煤层中间为宜，如附图1所示。安装钻机进行施工，根据施工工程量和现场条件选择合适的钻机进行作业，施工前应采用测绘工具确定钻机摆放的角度，钻孔直径为75mm，钻孔走向间距为20m。施工过程中，要做好记录，对煤层上方的岩层厚度进行记录，对进行入上方煤层时的钻孔深度进行记录，在钻孔到位后，拆除钻杆并将钻机移至下一个钻孔位置进行施工。在已施工完的钻孔安装高压注水管路，注水泵利用工作面的乳化液泵站，注水管选择25mm*8.5mm-50MPa/2m的无缝钢管，封孔器选择水力膨胀式封孔器，封孔位置位于进入煤层1m的位置。管路安装完毕后，先对封孔器内注入高压水，待封孔器膨胀后达到封孔目的之后，再将泵站管路接到注水管路上进行注水。注水开始时，泵站压力先调至15MPa，待孔内区域充满水之后，再将泵站压力增加至25MPa，进行高压注水。注水时间控制在2小时，或者水压下降至5MPa以下。注水完成后，拆卸完注水管路后，并对注水孔进行封孔，封孔材料选择水泥砂浆，封孔长度不低于3m。以上为本专利技术的较佳实施案例以及设计图式，上述较佳实施案例以及设计图式仅是举例说明，并非用于限制本专利技术的权利范围，凡以均等的技术手段、或为本申请专利范围所涵盖的权利范围而实施者，均不脱离本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种遗留煤柱下冲击地压防治方法，其特征在于：步骤如下：选择一个受上方遗留煤柱影响的回采工作面；根据采掘情况和地质条件，确定采空区内的遗留煤柱与当前回采工作面的相对位置关系，进行钻孔设计；现场进行钻孔施工时，施工前要确定好钻机的位置和角度，施工过程中要注意观察，并记录钻头进入上方煤层时的钻孔深度；钻孔到位后，安装高压注水管，并利用高压封孔器进行封孔，封孔位置根据上方煤层位置确定；开始注水，初始注水压力在15MPa，待孔内注满水之后，注水压力增加至25MPa，进行水力压裂；当注水时间超过2个小时，或者注水压力降至5MPa以下时，停止注水，将注水管路拆卸，并进行下一个孔的注水工作。

【技术特征摘要】
1.一种遗留煤柱下冲击地压防治方法，其特征在于：步骤如下：选择一个受上方遗留煤柱影响的回采工作面；根据采掘情况和地质条件，确定采空区内的遗留煤柱与当前回采工作面的相对位置关系，进行钻孔设计；现场进行钻孔施工时，施工前要确定好钻机的位置和角度，施工过程中要注意观察，并记录钻头进入上方煤层时的钻孔深度；钻孔到位后，安装高压注水管，并利用高压封孔器进行封孔，封孔位置根据上方煤层位置确定；开始注水，初始注水压力在15MPa，待孔内注满水之后，注水压力增加至25MPa，进行水力压裂；当注水时间超过2个小时，或者注水压力降至5MPa以下时，停止注水，将注水管路拆卸，并进行下一个孔的注水工作。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：适用于煤层群开采中，受上方煤层遗留煤柱影响且具备冲击危险性的回采工作面。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：掌握上方煤层遗留煤柱的尺寸和位置后，并将其与下方工作面的相对位置关系进行描绘，用平面图和剖面图进行说明。4.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘俊锋，朱海洲，孙锦华，秦子晗，刘一新，孙刘伟，连鸿全，夏永学，
申请(专利权)人：黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司，天地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23