掘进巷道贯通防治冲击地压方法

技术领域

本发明涉及煤矿安全开采技术领域，特别是一种掘进巷道贯通防治冲击地压方法。

背景技术

煤矿地下开采过程中，为形成完备的生产系统，需要挖掘各类开拓巷道、准备巷道及回采巷道，巷道掘进过程中，超前支承压力不断向前移动，在贯通期间易叠加待贯通巷道形成的支承压力，从而形成较高的应力集中程度，并且随着待贯通距离的不断减小，应力集中程度会进一步升高，当达到主承载区煤体诱发冲击启动的临界荷载条件时，承载区发生“材料-结构”失稳破坏，将瞬间造成冲击地压显现。

采取行之有效的防治方法对高应力区煤体开展工作，实现对载荷的疏导，可以使迎头围岩应力集中程度大幅降低，工作面掘进过程中应力平稳变化，从而降低冲击地压发生的隐患，实现顺利贯通。合理的卸压方法是提高卸压效率，保障卸压效果的关键环节，本发明方案在综合考虑以上影响因素的基础上，提出了一种掘进巷道贯通防治冲击地压方法。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的掘进巷道贯通防治冲击地压方法，能够将煤层爆破卸压及大直径钻孔卸压两种卸压方式相结合，有效降低掘进区域的应力集中程度，降低静载荷集中程度，提高冲击地压发生的门槛，从而降低由高度集中应力所引起的冲击地压显现风险。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种掘进巷道贯通防治冲击地压方法，包括：

在巷道掘进过程中，检测掘进巷道与待贯通巷道的待贯通点之间的距离；

若检测到的所述掘进巷道与待贯通巷道的待贯通点之间的距离属于第一预设距离范围，对掘进迎头、巷道两帮部及巷道底板进行爆破卸压；

继续对巷道进行掘进，并实时检测所述掘进巷道与待贯通巷道的待贯通点之间的距离；

若检测到的所述掘进巷道与待贯通巷道的待贯通点之间的距离小于第二预设距离，将所述掘进迎头的卸压方式调整为大直径钻孔卸压，对所述巷道两帮部及巷道底板进行爆破卸压。

可选地，所述第一预设距离范围为50m～60m。

可选地，所述第二预设距离为20m。

可选地，对掘进迎头、巷道两帮部及巷道底板进行爆破卸压，包括：

在所述掘进迎头布置至少三个迎头爆破孔，在所述巷道两帮部分别布置单排帮部爆破孔，在所述掘进巷道两底角位置处分别布置底板爆破孔；

对各个爆破孔进行装药和封孔，通过装药和封孔后的迎头爆破孔对所述掘进迎头进行爆破卸压，通过装药和封孔后的帮部爆破孔对巷道两帮部进行爆破卸压，通过装药和封孔后的底板爆破孔对巷道底板进行爆破卸压；

其中，所述帮部爆破孔距巷道底板第三预设距离。

可选地，所述迎头爆破孔的孔深11m，孔径42mm，装药量5kg，封孔长度5.5m。

可选地，将所述掘进迎头的卸压方式调整为大直径钻孔卸压，对所述巷道两帮部及巷道底板进行爆破卸压，包括：

在所述掘进迎头布置至少五个大直径钻孔，利用所述大直径钻孔将所述掘进巷道与待贯通巷道相连通；

在所述巷道两帮部分别布置单排帮部爆破孔，在所述掘进巷道两底角位置处布置底板爆破孔，并对帮部爆破孔和底板爆破孔均进行装药和封孔，通过装药和封孔后的帮部爆破孔对所述巷道两帮部进行爆破卸压，通过装药和封孔后的底板爆破孔对巷道底板进行爆破卸压；

其中，所述巷道两帮的单排帮部爆破孔距巷道底板第三预设距离。

可选地，所述帮部爆破孔距巷道底板的第三预设距离所属距离范围为1.5～1.7m，且所述帮部爆破孔的孔深11m，孔径42mm，装药量5kg，封孔长度5.5m；

所述底板爆破孔的孔深10m，孔径42mm，装药量4kg，封孔长度6m

可选地，所述大直径钻孔的孔径范围为15cm-20cm。

本发明实施例的防治冲击地压的过程大致可以分为两个阶段，一个阶段是在巷道掘进过程中，通过检测掘进巷道与待贯通巷道的待贯通点之间的距离，以在检测到掘进巷道与待贯通巷道的待贯通点之间的距离属于第一预设距离范围内时，对掘进迎头、巷道两帮部及巷道底板进行爆破卸压。爆破卸压后进入第二阶段，第二阶段在继续对掘进巷道进行掘进的过程中，可实时检测掘进巷道与待贯通巷道的待贯通点之间的距离，若检测到的掘进巷道与待贯通巷道的待贯通点之间的距离小于第二预设距离，会将掘进迎头的卸压方式由爆破卸压调整为大直径钻孔卸压，而对巷道两帮部及巷道底板继续采用爆破卸压方式。由此，本发明实施例在煤矿掘进巷道贯通期间，分阶段采用爆破卸压和大直径钻孔卸压措施，即将煤层爆破卸压和大直径钻孔卸压两种卸压方式相结合，从而可以有效降低掘进区域的应力集中程度，降低静载荷集中程度，提高冲击地压发生的门槛，从而降低由高度集中应力所引起的冲击地压显现风险。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一实施例的掘进巷道贯通防治冲击地压方法的流程示意图；

图2a示出了根据本发明一实施例的掘进迎头处的爆破孔的布置示意图；

图2b示出了根据本发明另一实施例的掘进迎头处的爆破孔的布置示意图；

图3示出了根据本发明一实施例的巷道两帮部及巷道底板的爆破孔的布置示意图；

图4示出了根据本发明一实施例的掘进迎头处的大直径钻孔的布置示意图；

图中，1：掘进巷道；2：迎头爆破孔；3：帮部爆破孔；4：底板爆破孔；5：大直径钻孔。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

通过对现有煤层掘进巷道冲击地压的影响因素分析得知，待贯通巷道迎头前方有支承压力，掘进巷道迎头前方也有支承压力，巷道贯通期间随着两个掘进迎头相互靠近，两个支承相互叠加，集中静载荷升高，并且随着巷道掘进的继续，掘进巷道与待贯通巷道间的煤体不断被剥离，承载力下降，降低了冲击地压发生门槛，冲击地压危险程度大幅增加。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种掘进巷道贯通防治冲击地压方法，图1示出了根据本发明一实施例的掘进巷道贯通防治冲击地压方法的流程示意图。参见图1，掘进巷道贯通防治冲击地压方法包括步骤S102至步骤S108。

步骤S102，在巷道掘进过程中，检测掘进巷道与待贯通巷道的待贯通点之间的距离。

步骤S104，若检测到的掘进巷道与待贯通巷道的待贯通点之间的距离属于第一预设距离范围，对掘进迎头、巷道两帮部及巷道底板进行爆破卸压。

本发明实施例可以将检测到的掘进巷道和待贯通点之间的距离与第一预设距离范围进行比较，通过比较结果可以判断掘进巷道和待贯通点间的距离是否位于第一预设距离范围中。该实施例的待贯通点在掘进巷道的掘进迎头前方。

步骤S106，继续对巷道进行掘进，并实时检测掘进巷道与待贯通巷道的待贯通点之间的距离。

步骤S108，若检测到的掘进巷道与待贯通巷道的待贯通点之间的距离小于第二预设距离，将掘进迎头的卸压方式调整为大直径钻孔卸压，对巷道两帮部及巷道底板进行爆破卸压。

本发明实施例可以将检测到的掘进巷道和待贯通点之间的距离与第二预设进行比较，通过比较结果若判断出掘进巷道和待贯通点间的距离小于第二预设距离，则可以确定进入第二阶段的爆破卸压，即结合大直径钻孔卸压方式进行卸压。

本发明实施例在煤矿掘进巷道贯通期间，分阶段采用爆破卸压和大直径钻孔卸压措施，即将煤层爆破卸压和大直径钻孔卸压两种卸压方式相结合，从而可以有效降低掘进区域的煤体应力集中程度，大大降低冲击地压发生所必需的基础静载水平，提高冲击地压发生的门槛，从而降低由高度集中应力所引起的冲击地压显现风险。

煤层的基础静载荷是冲击地压发生的必要条件，采用煤层大直径钻孔和深孔爆破相结合的方式是通过人为制造煤体塑性区来降低煤体支承压力，从而可以降低基础静载水平，并提高动载叠加门槛，从而达到最终减弱冲击地压风险的目的。

在本发明一实施例中，第一预设距离范围可以是50m～60m。例如，若检测到的掘进巷道与待贯通巷道的待贯通点之间的距离为50m时，即巷道掘进剩余50m贯通时，可对掘进迎头、巷道两帮部及巷道底板进行爆破卸压。

下面介绍对掘进迎头进行爆破卸压的过程。

首先，在掘进迎头布置至少三个爆破孔，这里可以称为迎头爆破孔2，图2a和图2b在掘进迎头布置三个爆破孔。然后，在迎头爆破孔2中装入炸药，进而对装入炸药的迎头爆破孔2进行封孔。最后，通过迎头爆破孔2对掘进迎头进行爆破卸压。

在该实施例中，例如，在掘进迎头布置的三个迎头爆破孔2，可以采用图2a所示的正三花方式布置三个迎头爆破孔2，也可以采用图2b所示的倒三花方式布置三个迎头爆破孔2。可选地，本发明实施例采用正三花方式与倒三花方式交替的布置迎头爆破孔2，例如，一次掘进迎头按照正三花方式布置迎头爆破孔2，下一次掘进迎头按照倒三花方式布置迎头爆破孔2。通过采用正三花方式和倒三花方式交替的布置迎头爆破孔2，可以有利于爆破安全及卸压充分。

在本发明一实施例中，在采用正三花方式布置迎头爆破孔2时，可以设置位于两侧的迎头爆破孔2与掘进巷道1的底板之间的距离为1m，设置位于中间的迎头爆破孔2与掘进巷道1的底板之间的距离为1.3m。在采用倒三花方式布置迎头爆破孔2时，可以设置位于两侧的迎头爆破孔2与掘进巷道1的底板之间的距离为1.3m，设置位于中间的迎头爆破孔2与掘进巷道1的底板之间的距离为1m。

无论是采用正三花方式布置迎头爆破孔2，还是采用倒三花方式布置迎头爆破孔2，都可以设置位于两侧的迎头爆破孔2与巷道帮部的距离为1.2m。当然，迎头爆破孔2相对巷道底板和巷道帮部的位置和距离均不是不变的，而是可以根据实际煤层的厚度等参数进行调整，本发明实施例对此不作具体限定。

在一可选实施例中，结合图2a和图2b所示内容，在布置迎头爆破孔2时，可设置迎头爆破孔2的孔深为11m，孔径为42mm，装药量为5kg，封孔长度为5.5m。并且，在施工过程中，可以始终保持掘进迎头的卸压安全距离不小于4m。

接下来介绍对巷道两帮部进行爆破卸压的过程。

首先，在巷道两帮部分别布置单排爆破孔，这里称为帮部爆破孔3，如图3所示。然后，向帮部爆破孔3中装入炸药，进而对装入炸药的帮部爆破孔3进行封孔。最后，通过帮部爆破孔3对巷道帮部进行爆破卸压。

在本发明一实施例中，帮部爆破孔3距巷道底板第三预设距离。可选地，第三预设距离所属的距离范围可以为1.5～1.7m。该实施例中，结合图3所示内容，在布置帮部爆破孔3时，可以设置帮部爆破孔3的孔深11m，孔径42mm，装药量5kg，封孔长度5.5m。当然，这里的卸压参数并不是唯一不变的，还可以根据实际煤帮厚度及时调整卸压参数。

接下来介绍对巷道底板进行爆破卸压的过程。

首先，在掘进巷道1的掘进工作面后方一定距离，由两底角位置处分别布置爆破孔，这里称为底板爆破孔4，如图3所示。然后，向底板爆破孔4中装入炸药，进而对装入炸药的底板爆破孔4进行封孔。最后，通过底板爆破孔4对底板进行爆破卸压。

在一可选实施例中，结合图3所示内容，在布置底板爆破孔4时，可以设置底板爆破孔4的孔深10m，孔径42mm，装药量4kg，封孔长度6m，并且底板爆破孔4的轴向方向与底板的夹角为45度。当然，这里的卸压参数并不是唯一不变的，还可以根据实际底煤厚度及时调整卸压参数。

这里需要说明的是，本发明实施例对迎头爆破孔2、帮部爆破孔3、底板爆破孔4的布置顺序以及装入炸药的先后顺序均不作具体限定，通常三类爆破孔可以同时进行爆破，当然也可以分别相继进行爆破，本发明实施例对此不作具体限定。

本发明实施例在掘进巷道1与待贯通巷道的待贯通点距离较远处时，采用爆破卸压方式进行卸压，不仅使得操作方便，费用较低，而且通过选择合适的卸压参数可以获得较好的卸压效果。

在对掘进迎头、巷道两帮部及巷道底板进行爆破卸压之后，在执行步骤S106继续对巷道进行掘进的过程中，可以保持低速稳速地进行巷道掘进。并且在继续对巷道进行掘进的过程中，可以实时地检测掘进巷道1与待贯通巷道的待贯通点之间的距离，如果若检测到的距离小于第二预设距离，进入爆破卸压的第二阶段，即将掘进迎头的卸压方式调整为大直径钻孔卸压，而巷道两帮部及巷道底板依然采用爆破卸压方式。在一可选实施例中，第二预设距离可以是20m。

下面对步骤S108将掘进迎头的卸压方式调整为大直径钻孔卸压，对巷道两帮部及巷道底板进行爆破卸压的过程进行介绍。

首先，在掘进迎头布置至少五个大直径钻孔5，利用大直径钻孔5将掘进巷道1与待贯通巷道相连通。

大直径钻孔卸压方式通过在掘进迎头打钻孔，以通过钻孔变形实现卸压。

然后，在巷道两帮部分别布置单排帮部爆破孔3，在掘进巷道1两底角位置处布置底板爆破孔4，其中，帮部爆破孔3距巷道底板第三预设距离。

进而，对爆破孔进行装药和封孔，并通过装药和封孔后的帮部爆破孔3对巷道两帮部进行爆破卸压，通过装药和封孔后的底板爆破孔4对巷道底板进行爆破卸压。

爆破卸压实际上是通过爆破松动围岩来实现卸压。钻孔卸压的卸压效果与钻孔深度，钻孔间距，钻孔布局等参数有关，如钻孔直径、钻孔深度、装药量和钻孔的方向等参数，并且卸压参数还会随着围岩条件的不同而进行调整。本发明方案的发明人进过反复试验，得到了上述合理的钻孔卸压参数。

该实施例的大直径钻孔5的钻孔深度可以设置为20m。如图4所示，可以设置上下两排大直径钻孔5，且上下两排大直径钻孔5间的间距为1.2m，下排大直径钻孔5与巷道底板的距离为1.2m，左右相邻的大直径钻孔5间的间距也为1.2m。图4所示实施例的大直径钻孔5共布置了五个，且上排布置两个大直径钻孔5，下排布置三个大直径钻孔5。

采用钻孔卸压不仅可以有效地减小巷道底鼓、两帮移近量，还可以有效地防治冲击地压。

在进行第二阶段卸压之后，继续掘进巷道，巷道掘进过程中需要降低掘进速度，稳速掘进，避免忽快忽慢，直至掘进巷道和待贯通巷道顺利贯通。本发明实施例在掘进贯通期间通过各阶段的持续性开展卸压措施，改变了巷道围岩结构，降低了静载荷集中程度，耗散了围岩能量传递，从而有效地提高了冲击地压发生门槛，有效地降低了掘进巷道贯通期间发生冲击地压危险的几率。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请所必须的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本发明的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本发明的保护范围。