大孔径卸压钻孔在卸压解危中的应用

李高奇,房　伟（山东能源枣庄矿业集团安全监察局,山东　枣庄　277000）

大孔径卸压钻孔在卸压解危中的应用

李高奇,房伟
（山东能源枣庄矿业集团安全监察局,山东枣庄277000）

摘要：目前冲击地压卸压解危手段主要有煤层高压预注水、煤层大直径钻孔卸压、爆破卸压、顶板预裂等，其中煤层大直径钻孔卸压对围岩扰动较小而又能取得明显卸压效果，本文主要阐述了煤层大直径钻孔卸压原理及在工程应用中取得的效果。

关键词：冲击地压；煤层大直径钻孔；卸压；原理

1　概况

随着我矿区煤矿开采深部的不断延伸，冲击地压由于其巨大破坏性，逐渐成为煤矿重大灾害之一，特别是在复杂地质开采条件下，冲击地压显现更为突出。

防治措施主要有以下两个方向，一是改变煤岩物理力学性质，通过改变煤岩物理力学性质减少煤岩弹性压缩势能的积聚，提高煤岩塑性变形能力，降低煤岩的脆性，减缓弹性能量的释放速度。具体措施有向煤体内进行高压注水、打卸压钻孔、放震动炮、开采保护层等。二是避免或减少采掘空间围岩内的应力集中，目的在于减轻冲击地压破坏程度，具体的措施有适当掌握采面开采强度，降低集中应力系数，加大巷道断面和支架可缩性，减少冲击地压造成巷道围岩突出，提高巷道底板塑性系数，控制巷道底鼓，严格执行放炮安全措施，防止放炮诱出冲击地压而危及人身安全。

煤层大直径钻孔卸压是在煤体应力集中或潜在应力集中区，施工一系列大直径钻孔，产生自由空间，改变煤体的应力分布及其特性，使煤体一围岩系统储存的弹性能量得到缓慢释放的一种措施。

2　煤层大直径钻孔卸压原理

根据“应力三向化转移”原理(见图1)，局部区段卸压解危可以采用大直径钻孔进行卸压。通过实施大直径钻孔，扩大巷道周边塑性区,形成一个塑性弱化带,促使巷道支承应力向深部转移,从而使巷道周边附近围岩处于低应力区（见图2）,当发生冲击时，一方面卸压区内顶板沉降与底板形成“楔形”阻力带，改变煤帮受力状态，阻止煤体冲出；另一方面大直径钻孔吸收钻孔周边冲出的煤粉，释放应力，防止煤体冲出。

图1　应力三向化转移原理

图2　大直径钻孔效果的数值模拟(模拟钻孔深度为6m)

3　工程应用

根据微震观测历史数据分析，3下7110工作面运输巷F7-15断层与巷道间煤柱形成一个微震集中区，预测该位置受巷道开挖与F7-15断层影响形成的地质孤岛煤柱应力集中，微震事件频发，冲击危险程度较高。

针对上述问题，迅速组织在该巷道两帮施工卸压钻孔，钻孔深度25m或至接触岩石，孔口高度0.5-1.5m，钻孔直径113mm，孔间距2m，钻孔个数12个。

施工卸压钻孔后，对9月19—9月30日微震观测结果进行分析，从图4中可以明显看出微震事件次数明显减少，能量明显减弱。

图3　钻孔卸压前微震事件平面投影图

图4　钻孔卸压后微震事件平面投影图

4　结论

（1）通过工程应用可以得出结论，煤层大直径钻孔卸压是防治冲击地压的积极措施，能够有效降低冲击危险。

（2）通过钻孔卸压能够有效的降低应力集中程度，减少巷道周边微震事件释放能量，使应力集中区域向煤层深部转移，通过煤层内聚力抑制煤体冲击，保证巷道安全。

（3）通过施工卸压钻孔能够在巷道周边制造一定宽度的塑性区，能够衰减力的传递，起到阻滞煤层深部能量释放刚性传递诱发巷道冲击的作用。

参考文献：

[1]潘俊锋.我国煤矿冲击地压防治技术研究现状及展望[J].煤炭科学技术，2013

[2]刘金海.深厚表土长大综放工作面顶板运动灾害控制[M].北京：科学出版社,2013.

[3]蓝航.冲击地压综合防治技术体系及应用[M].煤矿开采,2011.

作者简介：李高奇（1984-），男，山东枣庄人，助理工程师，研究方向：矿山安全管理。