一种利用高压水射流诱导上覆残留煤柱整体破坏的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用高压水射流诱导上覆残留煤柱整体破坏的方法，它首先确定残留煤柱的弹性核区宽度，从而确定高压水射流破坏范围；然后在残留煤柱弹性核区内划分出不同方式下破坏残留煤柱弹性核区区域，在确定高压水射流破坏残留煤柱基本参数后对高压水射流破坏区域进行钻孔，然后利用超高压水力割缝装置进行高压水射流弱化，使高压水射流破坏核区域成为塑性区，然后让剩余的非水射流破坏弹性核区域在矿山压力作用下自行破坏；重复步骤四，最终使长度上的残留煤柱全部被破坏。本发明专利技术方法可以省时省力的破坏上覆采空区残留煤柱。对遗留煤柱本身的破坏形式没有限制，适用范围更广。

【技术实现步骤摘要】
一种利用高压水射流诱导上覆残留煤柱整体破坏的方法
本专利技术涉及矿井采场上方采空区残留煤柱破坏
，尤其是涉及一种利用高压水射流诱导上覆残留煤柱整体破坏的方法。
技术介绍
在近距离煤层群上部煤层开采过程中，为防止工作面漏风、采空区积水以及保证巷道稳定性，在工作面之间会留设20m～40m宽保护煤柱，当工作面回采结束后，大部分保护煤柱受开采条件的影响而留存于采空区，此类煤柱称为残留煤柱。当下煤层开采时，受上覆采空区残留煤柱应力传递的影响，残留煤柱下方工作面区域矿压显现剧烈，支架安全阀频繁开启，严重妨碍了煤矿安全高效生产，这不仅对工作面的安全开采造成了影响，而且造成了经济损失。目前，为解决上覆采空区残留煤柱对下部工作面的影响，常采用爆破、水力压裂、注水软化等技术弱化、破坏残留煤柱，比如：中国专利公开号CN110359909A公开了一种用于坚硬煤层遗留煤柱的软化方法，该方法通过浅孔预裂爆破技术与水力割缝技术相结合对遗留煤柱进行软化，但是该方法涉及火药、雷管等易燃易爆物品，在井下需留设炸药储存室，同时需安排专业人员管理，存在安全隐患，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用高压水射流诱导上覆残留煤柱整体破坏的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n第一步、确定残留煤柱的弹性核区宽度B

【技术特征摘要】
1.一种利用高压水射流诱导上覆残留煤柱整体破坏的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、确定残留煤柱的弹性核区宽度B1，从而确定高压水射流破坏范围基于极限平衡理论对残留煤柱弹塑性区范围进行分析，通过公式(1)～公式(3)获得残留煤柱弹性核区宽度B1，确定高压水射流破坏范围；






B1＝B-2B0(3)
式中：
P—单位残留煤柱长度的载荷，kN/m
H—残留煤柱埋深，m；
h—采空区岩层垮落高度，m；
δ—采空区上覆岩层垮落角，°；
γ—上覆岩层平均容重，kN/m3；
B—残留煤柱宽度，m；
B0—破坏区和塑性区宽度之和，m；
B1—弹性核区宽度，m；
M—煤层开采厚度，m；
q1—残留煤柱上方集中载荷，MPa；
c—煤体粘聚力，MPa；

—煤体的内摩擦角，°；
g—三轴应力系数，
f—摩擦因数；
p1—支架对煤帮的阻力，MPa；
第二步、在残留煤柱弹性核区内划分出不同方式下破坏残留煤柱弹性核区区域
利用高压水射流弱化煤柱，一方面在弹性核区域内制造缺陷体，使缺陷体周围煤体破坏，降低煤柱的完整性；然后，利用矿山压力使含有缺陷体的煤柱整体破坏；
第三步、高压水射流破坏残留煤柱基本参数确定
基本参数包括：缝槽半径、单钻孔缝槽间距、钻孔个数、钻孔角度、单钻孔缝槽个数、煤柱长度方向高压水射流施工间距，其中：
第3.1：为了获得高压水射流破坏残留煤柱时缝槽半径、煤柱长度方向高压水射流施工间距，需在与残留煤柱同一煤层区域进行现场预试验，通过现场预试验并结合现场监测手段获得缝槽半径、煤柱长度方向高压水射流施工间距；单钻孔缝槽间距取值为3～5m；
第3.2：确定煤柱宽度方向上高压水射流施工参数
根据下煤层工作面回采巷道与上覆采空区残留煤柱位置关系和3.1步确定的高压水射流破坏残留煤柱基本参数确定钻孔个数、钻孔角度和单钻孔缝槽个数；
第四步、对整个残留煤柱进行破坏
施工时，首先按照根据第三步确定的现场施工参数对高压水射流破坏区域进行钻孔，然后利用超高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：马占元，纪润清，张天苍，张兴国，王磊，张学峰，张喜麟，吴亚军，张晓东，
申请(专利权)人：大同煤矿集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西;14