本發(fā)明涉及一種沿空回采巷道沖擊地壓防治方法，特別涉及一種沿空回采巷道卸壓孔鉆孔施工方法。

背景技術(shù)：

沖擊地壓是一種復(fù)雜的礦井動(dòng)力現(xiàn)象，一直是巖體力學(xué)及礦山防治研究的難點(diǎn)之一。煤炭開(kāi)采過(guò)程中，一旦形成沖擊地壓，將導(dǎo)致重大事故災(zāi)害事故的發(fā)生。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，70％以上沖擊地壓發(fā)生在回采巷道中，特別是沿空回采巷道中。

目前，防治回采巷道沖擊地壓最有效的方法是在巷道煤體中打卸壓孔，卸壓孔一般垂直于巷道煤壁，小卸壓孔一般直徑在100mm以下，大孔徑卸壓孔徑為100mm～300mm，鉆孔深度約10～30m，間距5～10m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要選取合理直徑與間距。

鉆孔卸壓的原理是通過(guò)向煤壁鉆孔，使鉆孔周圍煤體裂隙不斷擴(kuò)展，煤體不斷破壞，煤體壓縮弾性能不斷釋放，并在卸壓孔周圍形成應(yīng)力較低的卸壓區(qū)。

當(dāng)卸壓孔周圍破碎區(qū)相互連通后形成大范圍的卸壓區(qū)，促使積聚在煤壁附近的高應(yīng)力集中區(qū)向煤體深部轉(zhuǎn)移，達(dá)到將壓縮的彈性能進(jìn)行釋放的目的，從而起到防治沖擊地壓的效果。研究表明，卸壓孔直徑越大，越密，卸壓孔周圍煤體裂隙越發(fā)育，卸壓效果越好。

同時(shí)，卸壓孔有可能對(duì)巷道圍巖擾動(dòng)破壞，理論設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)必須予以考慮，尤其是深部礦井，具有沖擊地壓與巷道大變形的雙重危險(xiǎn)，需要兼顧。

當(dāng)卸壓孔直徑較大，間距較小時(shí)，可以達(dá)到預(yù)期卸壓效果，但加劇了巷道破壞，巷道圍巖穩(wěn)定性受到影響，圍巖巷道變形難以控制。

當(dāng)卸壓孔直徑過(guò)小，間距過(guò)大時(shí)，卸壓效果不明顯，不能起到防治沖擊地壓的目的。

如何科學(xué)、合理的進(jìn)行沿空回采巷道卸壓孔的施工，以獲得小擾動(dòng)、強(qiáng)卸能的效果，有效預(yù)防沖擊地壓的形成，已經(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員需要不斷探索和研究的一個(gè)重要課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，提供一種沿空回采巷道微擾動(dòng)、強(qiáng)卸壓的卸壓孔鉆孔施工方法，其具有施工難度小、操作性強(qiáng)、施工周期短、成本低等技術(shù)特點(diǎn)。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案是，一種沿空回采巷道卸壓孔的鉆孔施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，在首采工作面的運(yùn)輸順槽，未受采動(dòng)影響的煤幫內(nèi)，鉆取樣孔a若干個(gè)，收集所鉆出的煤屑并稱重；

然后，分別計(jì)算出各取樣孔a的平均每米鉆孔深度的煤粉質(zhì)量，加權(quán)平均后作為標(biāo)準(zhǔn)值b；

上述各取樣孔a等間距布置，孔深均為10米；

第二步，待首采工作面開(kāi)采完畢后，在下一工作面沿空回采巷道靠近工作面一側(cè)距離底板1.5m的高度處，鉆取樣孔c，

鉆孔過(guò)程中，每鉆進(jìn)1米，收集一次所鉆出的煤屑并稱重，記錄每米鉆孔深度的煤粉質(zhì)量d；

當(dāng)發(fā)現(xiàn)所鉆出的煤屑重量不再隨鉆孔深度的增加而變化時(shí)，停鉆，得到取樣孔c；

上述取樣孔c的孔徑與取樣孔a的孔徑相等；

第三步，將各煤粉質(zhì)量d數(shù)值與上述標(biāo)準(zhǔn)值b進(jìn)行比較，得到沿空回采巷道靠近工作面一側(cè)的側(cè)向支承壓力分布規(guī)律，即：

當(dāng)煤粉質(zhì)量d數(shù)值高于標(biāo)準(zhǔn)值b所對(duì)應(yīng)的鉆孔深度區(qū)域?yàn)楦邞?yīng)力彈性區(qū)、低于標(biāo)準(zhǔn)值b所對(duì)應(yīng)的鉆孔深度區(qū)域?yàn)榈蛻?yīng)力塑性區(qū)；

第四步，使用自動(dòng)變徑擴(kuò)孔鉆具，在工作面前方沿巷道至停采線的區(qū)域內(nèi)，等間距鉆若干數(shù)量的卸壓孔；

所述卸壓孔為階梯孔，內(nèi)粗外細(xì)；卸壓孔的深度大于或者等于上述的高應(yīng)力彈性區(qū)所對(duì)應(yīng)的鉆孔深度區(qū)域；卸壓孔的鉆孔方法如下：

選擇所需的鉆頭直徑，由外向里鉆孔，當(dāng)鉆孔深度進(jìn)入到上述的高應(yīng)力彈性區(qū)所對(duì)應(yīng)的鉆孔深度區(qū)域后，打開(kāi)自動(dòng)變徑擴(kuò)孔鉆具上的刀體截齒，將鉆頭直徑調(diào)整至之前的3-5倍，從孔底開(kāi)始由內(nèi)向外回轉(zhuǎn)擴(kuò)孔；

當(dāng)回轉(zhuǎn)擴(kuò)孔至上述的低應(yīng)力塑性區(qū)所對(duì)應(yīng)的的鉆孔深度區(qū)域后，關(guān)閉自動(dòng)變徑擴(kuò)孔鉆具，并將自動(dòng)變徑擴(kuò)孔鉆具上的刀體截齒復(fù)位；然后，將自動(dòng)變徑擴(kuò)孔鉆具抽出，即得卸壓孔；

第五步，繼續(xù)在下一個(gè)工作面沿空回采巷道，重復(fù)上述第二步至第四步，直至工作面全部開(kāi)采完成。

上述技術(shù)方案直接帶來(lái)的技術(shù)效果是，采用直觀且簡(jiǎn)單可行鉆孔承重、對(duì)比比較的方法，以替代現(xiàn)有技術(shù)的繁瑣復(fù)雜的應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法，以確定卸壓孔鉆孔的深度，大幅降低了卸壓孔鉆孔施工難度、施工周期短和成本低，并且，上述技術(shù)方案的卸壓孔鉆孔施工方法的可操作性強(qiáng)，簡(jiǎn)單易行。

上述技術(shù)方案中，綜合考慮了沖擊地壓的防治與巷道維護(hù)的要求，根據(jù)支承壓力分布規(guī)律，針對(duì)性地選用階梯形狀的卸壓孔(低應(yīng)力區(qū)孔徑小，高應(yīng)力區(qū)孔徑大)。其中，低應(yīng)力區(qū)的孔徑小，使得鉆孔施工過(guò)程的擾動(dòng)小、對(duì)圍巖破壞小，有利于巷道變形控制；而內(nèi)部高應(yīng)力區(qū)的孔徑大，可以保證強(qiáng)力的卸壓效果。即，上述技術(shù)方案，具有十分突出的微擾動(dòng)、強(qiáng)卸壓的技術(shù)特點(diǎn)。

特別是，上述技術(shù)方案，根據(jù)支承壓力分布規(guī)律，在靠近煤壁支承壓力小和能量小的低應(yīng)力區(qū)采用小孔徑卸壓，減小其對(duì)圍巖的破壞；在支承壓力大，遠(yuǎn)離煤壁的高應(yīng)力區(qū)進(jìn)行大孔徑強(qiáng)卸壓，使得卸壓更具有目的性。

優(yōu)選為，上述的沿空回采巷道卸壓孔鉆孔施工方法，取樣孔a的數(shù)量為3個(gè)，各取樣孔a之間的間距為30米。

該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來(lái)的技術(shù)效果是，我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：“取樣孔a的數(shù)量為3個(gè)，各取樣孔a之間的間距為30米”，所獲得作為參照標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)，既具有所取樣品的代表性，又可兼顧盡可能減少取樣孔鉆孔的工程量，利于縮短施工周期、降低施工成本。

進(jìn)一步優(yōu)選，各卸壓孔之間的間距為5～10米。

該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來(lái)的技術(shù)效果是，我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：“各卸壓孔之間的間距為5～10米”，一方面，所產(chǎn)生的泄壓效果最為均衡、有效；另一方面，卸壓孔密度可適當(dāng)減少，工作量相對(duì)減少。

進(jìn)一步優(yōu)選，取樣孔c的孔徑與取樣孔a的孔徑均為42mm；階梯形的卸壓孔的細(xì)段直徑為60mm、粗段直徑為300mm。

該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來(lái)的技術(shù)效果是，我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：“取樣孔c的孔徑與取樣孔a的孔徑均為42mm；階梯形的卸壓孔的細(xì)段直徑為60mm、粗段直徑為300mm”，在足以滿足常見(jiàn)沿空回采巷道沖擊地壓的防治需要之外，一方面，可以盡可能地減少因?yàn)樾秹嚎椎你@孔施工所造成的擾動(dòng)以及應(yīng)力變化所帶來(lái)的負(fù)面影響，另一方面，便于常規(guī)鉆具的選擇使用。

綜上所述，本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有對(duì)沿空回采巷道擾動(dòng)小、卸壓效果好，施工難度小、操作性強(qiáng)、施工周期短，以及施工成本低等有益效果。

附圖說(shuō)明

圖1為首采工作面的運(yùn)輸順槽的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為工作面沿空回采巷道的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為工作面沿空回采巷道的平面結(jié)構(gòu)示意圖(卸壓孔鉆孔施工后)。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、首采工作面，2、首采工作面回采巷道，3、首采工作面回風(fēng)平巷，4、取樣孔a，5、取樣孔c，6、下一工作面運(yùn)輸平巷，7、卸壓孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

以某煤礦3201工作面為例，舉例說(shuō)明。

3201工作面的基礎(chǔ)條件：煤礦開(kāi)采深度1110m，煤層厚度3.2m，有強(qiáng)烈沖擊傾向性，巷道受地壓影響變形較大。因而，需要在3201工作面的沿空回采巷道，進(jìn)行微擾動(dòng)強(qiáng)卸壓沖擊地壓卸壓孔鉆孔施工。

沿空回采巷道卸壓孔的鉆孔施工，按如下步驟進(jìn)行：

如圖1至3所示，第一步，在首采工作面的運(yùn)輸順槽，未受采動(dòng)影響的煤幫內(nèi)，鉆取樣孔a，共3個(gè)，收集所鉆出的煤屑并稱重；

然后，分別計(jì)算出各取樣孔a的平均每米鉆孔深度的煤粉質(zhì)量為：2.45kg/m、2.42kg/m、2.39kg/m，加權(quán)平均后作為標(biāo)準(zhǔn)值b為：2.42kg/m、；

上述各取樣孔a等間距布置，孔深均為10米；

第二步，待首采工作面開(kāi)采完畢后，在下一工作面沿空回采巷道靠近工作面一側(cè)距離底板1.5m的高度處，鉆取樣孔c5，

鉆孔過(guò)程中，每鉆進(jìn)1米，收集一次所鉆出的煤屑并稱重，記錄每米鉆孔深度的煤粉質(zhì)量d；

當(dāng)發(fā)現(xiàn)所鉆出的煤屑重量不再隨鉆孔深度的增加而變化時(shí)，停鉆，得到取樣孔c；

上述取樣孔c的孔徑與取樣孔a的孔徑相等；

第三步，將各煤粉質(zhì)量d數(shù)值與上述標(biāo)準(zhǔn)值b進(jìn)行比較，得到沿空回采巷道靠近工作面一側(cè)的側(cè)向支承壓力分布規(guī)律，即：

當(dāng)煤粉質(zhì)量d數(shù)值高于標(biāo)準(zhǔn)值b所對(duì)應(yīng)的鉆孔深度區(qū)域(8米至20米區(qū)段)為高應(yīng)力彈性區(qū)、低于標(biāo)準(zhǔn)值b所對(duì)應(yīng)的鉆孔深度區(qū)域(0米至8米區(qū)段)為低應(yīng)力塑性區(qū)；

第四步，使用鉆頭與鉆桿之間安裝有自動(dòng)變徑擴(kuò)孔件的鉆具，在工作面前方沿巷道至停采線的區(qū)域內(nèi)，等間距鉆若干數(shù)量的卸壓孔；

所述卸壓孔為階梯孔，內(nèi)粗外細(xì)；卸壓孔的深度大于或者等于上述的高應(yīng)力彈性區(qū)所對(duì)應(yīng)的鉆孔深度區(qū)域(1米至3米)；卸壓孔的鉆孔方法如下：

選擇直徑為42mm的中空鉆桿，由外向里鉆孔，當(dāng)鉆孔深度進(jìn)入到上述的高應(yīng)力彈性區(qū)所對(duì)應(yīng)的鉆孔深度區(qū)域后，打開(kāi)自動(dòng)變徑擴(kuò)孔鉆具上的刀體截齒，將鉆頭直徑調(diào)整至之前的3-5倍，從孔底開(kāi)始由內(nèi)向外回轉(zhuǎn)擴(kuò)孔；

當(dāng)回轉(zhuǎn)擴(kuò)孔至上述的低應(yīng)力塑性區(qū)所對(duì)應(yīng)的的鉆孔深度區(qū)域后，關(guān)閉自動(dòng)變徑擴(kuò)孔鉆具，并將自動(dòng)變徑擴(kuò)孔鉆具上的刀體截齒復(fù)位；然后，將自動(dòng)變徑擴(kuò)孔鉆具抽出，即得卸壓孔；

第五步，繼續(xù)在下一個(gè)工作面沿空回采巷道，重復(fù)上述第二步至第四步，直至工作面全部開(kāi)采完成。

上述各取樣孔a之間的間距為30米。

上述各卸壓孔之間的間距為5～10米。

實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，泄(卸)壓效果好、巷道支護(hù)效果好。