一种迎采动孤岛工作面巷道围岩卸压锚固协同控制方法技术

本发明专利技术公开了一种迎采动孤岛工作面巷道围岩卸压锚固协同控制方法，确定迎采动阶段孤岛工作面巷道所处的区域，监测巷道围岩矿压显现规律，其中迎采动阶段包括单向采动影响阶段、双向采动影响阶段和采空区侧影响阶段；根据围岩矿压显现规律对迎采动阶段孤岛工作面巷道进行支护，得到孤岛工作面系统；在孤岛工作面回采前进行巷道围岩受力监测，确定孤岛工作面的高应力区；对孤岛工作面高应力区顶板进行水力压裂卸压，水力压裂卸压后监测孤岛工作面巷道围岩的矿压，实现对孤岛工作面巷道围岩的协同控制；本发明专利技术将切顶卸压技术和锚杆支护技术结合起来，形成协同作用机制，有效的控制巷道变形，达到“一次支护，永不返修”的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种迎采动孤岛工作面巷道围岩卸压锚固协同控制方法


[0001]本专利技术属于煤矿安全开采
，具体属于一种迎采动孤岛工作面巷道围岩卸压锚固协同控制方法。

技术介绍

[0002]采深大、形状不规则、两侧甚至多侧采空(包括迎采动掘进)为典型的强矿压高危工作面，在原岩应力场、采空侧向应力场以及本工作面采动超前集中应力的综合作用下，煤(岩)体产生“剧烈”的动力破坏，极易发生应力集中，特别是在断层等自然构造区域、密集巷道、不规则共存与迎采动掘进区域的强矿压现象更加频繁。其中，迎采动掘进区域的强矿压治理问题是全国煤矿开采中的重大技术性难题。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种迎采动孤岛工作面巷道围岩卸压锚固协同控制方法，解决孤岛工作面巷道在原岩应力场、单向采动应力场、双向采动应力场、采空侧向应力场以及本工作面采动超前集中应力的综合作用下产生“剧烈”的动力破坏的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种迎采动孤岛工作面巷道围岩卸压锚固协同控制方法，具体步骤为：
[0005]S1确定迎采动阶段孤岛工作面巷道所处的区域，监测巷道围岩矿压显现规律，其中迎采动阶段包括单向采动影响阶段、双向采动影响阶段和采空区侧影响阶段；
[0006]S2根据围岩矿压显现规律对迎采动阶段孤岛工作面巷道进行支护，得到孤岛工作面系统；
[0007]S3在孤岛工作面回采前进行巷道围岩受力监测，确定孤岛工作面的高应力区；
[0008]S4对孤岛工作面高应力区顶板进行水力压裂卸压，水力压裂卸压后监测孤岛工作面巷道围岩的矿压，实现对孤岛工作面巷道围岩的协同控制。
[0009]进一步的，步骤S1中，临近工作面回采和孤岛工作面巷道掘进对煤柱支承应力影响范围的重叠区域为双向采动影响阶段，所述双向采动影响阶段的后方为单向采动影响阶段，所述双向采动影响阶段的前方为采空区侧影响阶段。
[0010]进一步的，步骤S1中，通过巷道迎采动掘进模拟，得到迎采动阶段孤岛工作面巷道围岩的受力和变形特征，根据受力和变形特征确定围岩矿压显现规律。
[0011]进一步的，步骤S2中，支护时，所述单向采动影响阶段采用锚网索支护，帮部加固采用高柔注浆锚索；所述双向采动影响阶段采用锚网索支护，帮部及顶板加固采用高柔注浆锚索；采空区侧影响阶段采用锚网索支护。
[0012]进一步的，步骤S3中，在孤岛工作面回采前利用锚杆测力计进行巷道围岩受力监测，利用激光测距仪进行巷道围岩变形监测。
[0013]进一步的，步骤S4中，进行水力压裂卸压时，在煤柱帮侧进行钻孔，所述钻孔的方
位角垂直于煤柱帮，钻孔的倾角为70
°
，钻孔间距为10m～20m，钻孔垂高为基本顶高度；钻孔水平长度和钻孔深度根据钻孔倾角和钻孔垂高确定。
[0014]进一步的，步骤S4中，进行水力压裂卸压时，在15～40Mpa压力下单次压裂的时间为20～30min。
[0015]进一步的，步骤S4中，进行水力压裂卸压时，压裂次数根据顶板岩层的结构和岩层厚度确定；由钻孔底部向孔口压裂，压裂间隔为3m～6m，压裂最终位置为煤层顶板与煤层交界面附近。
[0016]进一步的，步骤S4中，进行水力压裂卸压时对钻孔进行封孔，封孔压力为12Mpa～16Mpa。
[0017]进一步的，步骤S4中，水力压裂结束后用水泥浆对压裂孔进行封孔。
[0018]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0019]本专利技术的一种迎采动孤岛工作面巷道围岩卸压锚固协同控制方法，通过对孤岛工作面巷道迎采动阶段进行划分，并在不同阶段采用不同的支护方法，在孤岛工作面回采之前对巷道顶板进行水力压裂切顶卸压，保障巷道围岩的稳定性，本专利技术将切顶卸压技术和锚杆支护技术结合起来，形成协同作用机制，有效的控制巷道变形，达到“一次支护，永不返修”的目的。
附图说明
[0020]图1为孤岛工作面巷道迎采动阶段划分图；
[0021]图2为孤岛工作面卸压钻孔平面布置示意图；
[0022]图3为孤岛工作面卸压钻孔剖面布置示意图；
[0023]图4为水力压裂工艺图；
[0024]图5为封孔工艺流程图；
[0025]图6为加压压裂工艺流程图；
[0026]图7为4D光学钻孔电视实物图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。
[0028]如图1至3所示，本专利技术提供一种迎采动掘进孤岛工作面巷道围岩卸压锚固协同控制方法，具体步骤为：
[0029]1)确定孤岛工作面巷道迎采动阶段。
[0030]根据临近工作面回采及孤岛工作面巷道掘进的时空关系，迎采动孤岛工作面巷道掘进过程中经历了单向采动影响阶段、双向采动影响阶段、采空区侧影响阶段。
[0031]2)确定孤岛工作面巷道各阶段区域划分。
[0032]单向采动影响阶段为孤岛工作面巷道掘进对孤岛工作面巷道围岩的影响阶段，双向采动影响阶段为临近工作面回采和孤岛工作面巷道掘进共同对孤岛工作面巷道围岩的影响阶段，采空区侧影响阶段为临近工作面回采后对孤岛工作面巷道的影响阶段。因此进行阶段划分的重点在于双向动压段的划分。
[0033]利用FLAC3D数值模拟软件进行巷道迎采动掘进模拟，分别计算临近工作面回采和
孤岛工作面巷道掘进对煤柱支承应力的影响范围，二者的重叠区域为双向采动影响阶段。该区域的后方为单向采动影响阶段，该区域的前方为采空区侧影响阶段。
[0034]3)确定孤岛工作面巷道各阶段巷道围岩矿压显现规律。
[0035]利用FLAC3D数值模拟软件进行巷道迎采动掘进模拟，计算各阶段孤岛工作面巷道围岩的受力、变形特征。在支护单体上安装测力计进行巷道围岩受力监测。利用激光测距仪通过十字布点法进行围岩变形监测。通过上述模拟、监测数据进行孤岛工作面巷道各阶段巷道围岩矿压显现规律分析。
[0036]4)确定孤岛工作面巷道掘进时期各阶段的支护参数。
[0037]根据上述巷道各阶段巷道围岩的受力及变形规律，确定单向采动影响阶段、双向采动影响阶段、采空区侧影响阶段的支护方式及支护方式，具体为：
[0038]单向采动影响阶段：本段采用锚网索支护，帮部加固采用高柔注浆锚索。
[0039]双向采动影响阶段：本段采用锚网索支护，帮部及顶板加固采用高柔注浆锚索。
[0040]采空区侧影响阶段：本段采用锚网索支护。
[0041]5)孤岛工作面回采前的矿压监测。
[0042]临近工作面回采结束及孤岛工作面巷道掘进支护后形成孤岛工作面系统，在孤岛工作面回采前利用锚杆测力计进行巷道围岩受力监测，利用激光测距仪通过十字布点法进行巷道围岩变形监测，确定孤岛工作面的高应力区。
[0043]6)对高应力区顶板进行水力压裂卸压，在煤柱帮侧上进行钻孔，具体钻孔参数如下：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种迎采动孤岛工作面巷道围岩卸压锚固协同控制方法，其特征在于，具体步骤为：S1确定迎采动阶段孤岛工作面巷道所处的区域，监测巷道围岩矿压显现规律，其中迎采动阶段包括单向采动影响阶段、双向采动影响阶段和采空区侧影响阶段；S2根据围岩矿压显现规律对迎采动阶段孤岛工作面巷道进行支护，得到孤岛工作面系统；S3在孤岛工作面回采前进行巷道围岩受力监测，确定孤岛工作面的高应力区；S4对孤岛工作面高应力区顶板进行水力压裂卸压，水力压裂卸压后监测孤岛工作面巷道围岩的矿压，实现对孤岛工作面巷道围岩的协同控制。2.根据权利要求1所述的一种迎采动孤岛工作面巷道围岩卸压锚固协同控制方法，其特征在于，步骤S1中，临近工作面回采和孤岛工作面巷道掘进对煤柱支承应力影响范围的重叠区域为双向采动影响阶段，所述双向采动影响阶段的后方为单向采动影响阶段，所述双向采动影响阶段的前方为采空区侧影响阶段。3.根据权利要求1所述的一种迎采动孤岛工作面巷道围岩卸压锚固协同控制方法，其特征在于，步骤S1中，通过巷道迎采动掘进模拟，得到迎采动阶段孤岛工作面巷道围岩的受力和变形特征，根据受力和变形特征确定围岩矿压显现规律。4.根据权利要求1所述的一种迎采动孤岛工作面巷道围岩卸压锚固协同控制方法，其特征在于，步骤S2中，支护时，所述单向采动影响阶段采用锚网索支护，帮部加固采用高柔注浆锚索；所述双向采动影响阶段采用锚网索支护，帮部及顶板加固采用高柔注浆锚索；采空区侧影响阶段采用锚网索...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔懿麟，周文凯，周兴龙，冯晓辉，惠博，杨凯，焦博，
申请(专利权)人：陕西澄合合阳煤炭开发有限公司，
类型：发明
国别省市：