煤矿孤岛煤柱冲击地压控制方法 【技术领域】
本发明属于煤矿开采技术领域。
背景技术
冲击地压的控制问题是世界级煤矿开采要解决的难题，尤其是孤岛煤柱开采常常伴随破坏性冲击地压。目前孤岛煤柱开采的冲击地压的防治与常规工作面的防治方法基本相同，主要在开采过程中，在高压应力区采取解危措施，包括钻孔爆破卸压、钻孔卸压、顶板爆破、底板处理等措施。这些措施在具体实施过程中，由于伴随工作面的推采，实施期间很不安全，解危的程度不充分，容易造成局部应力集中，安全保障性没有把握。当煤柱宽度较窄、埋深大时，实施钻孔爆破和钻孔卸压时，钻进就很困难，解危效果较差；实施煤层注水方法同样难以实现注水钻孔的钻进。因此孤岛煤柱开采的冲击地压的控制到目前为止还没有从根本上达到完全控制的程度，其开采的危险程度较大。
发明目的
本发明的目的是针对目前孤岛煤柱开采冲击地压防治中存在的局部解危的重大不足，提出一种新的冲击地压控制方法。
本发明的技术方案是：
1、巷道布置
首先在孤岛煤柱的低应力区布置采煤巷道，采煤巷道包括上顺槽、下顺槽和工作面切眼以及满足生产通风需要的其他巷道，采煤巷道与采空区之间留有3.0-4.0米宽的煤柱。
2、爆破松动卸压
在上、下顺槽煤壁上每隔3.0-4.0米钻爆破卸压孔，孔径一般为42毫米，孔深为煤层厚度或巷道宽度的3倍，孔口布置在距底板1.0-1.3米处便于操作，钻孔方向仰角一般为0-3°；在爆破卸压孔每两孔之间钻导向孔，导向孔可以是大于100毫米的大直径孔，也可以布置成2-3个与爆破卸压孔直径相同地小直径孔；然后向爆破卸压孔内装填炸药和雷管，装药深度为钻孔深度的40％左右，用炮泥堵塞，连线起爆，把煤体爆松，孔与孔之间产生裂隙，实现内部卸压。
3、上、下顺槽巷道帮体浅部加固
一种方案是：在上、下顺槽煤壁较坚硬完整的情况下，对煤壁喷水泥砂浆进行封闭，形成砂浆喷层，喷层厚度5-10厘米。
另一种方案是：在上、下顺槽巷道帮体松软破碎的情况下，在煤壁上钻化学注浆孔，孔距2.0-4.0米，孔深1.5-3.0米，钻孔后插入注浆管向孔内注浆，注浆材料为有机聚合物，对帮体进行化学固化，使煤壁形成1.0-1.5米的化学加固封闭带
4、对巷道帮体深部物理改性
待巷道帮体浅部加固后，在加固的煤壁上钻物理注浆孔，孔径、孔距与化学注浆孔相同，亦可在原化学注浆孔内继续钻进，钻深为巷宽的3倍，钻孔后向爆破松动的煤体内注浆，注浆材料为常用的水玻璃-水泥混合浆液，注浆后改变了帮体深部的力学性能。
本发明的积极效果是：1.通过巷道煤体浅部加固和深部物理改性，以及爆破卸压，改变了煤体深部的力学性能，使得具有冲击倾向的煤体转化为弱冲击倾向或没有冲击倾向，从根本上降低冲击危险性。2.从煤壁到深部改性区，煤体的强度提高，对深部煤的来压破坏起到限制作用，从而对煤矿孤岛煤柱冲击地压得到有效控制。
【附图说明】
图1是巷道布置、爆破卸压孔布置的平面俯视图，图2是煤体加固示意图，图3是另一实施例的煤壁加固示意图。
图中：1-上顺槽，2-采区煤柱，3-导向孔，4-工作面切眼，5-采空区，6-爆破卸压孔，7-下顺槽，8-化学注浆孔，9-化学加固封闭带， 10-物理改性区，11-物理注浆孔，12-喷层。
【具体实施方式】
以某个煤层厚度为2米的煤矿孤岛煤柱为例，采取以下方法对冲击地压进行控制。
如图1所示：
一、沿煤柱的煤层方向开拓上顺槽1、下顺槽7，沿煤柱的煤层倾向开拓工作面切眼4，上述巷道与采空区5留有3-4米的采空煤柱2，并按煤矿安全的要求对上述巷道进行支护。
二、在上、下顺槽内距底板1.0米的高度钻直径42毫米的爆破卸压孔6，钻孔间距6米，钻孔深度6米，再在爆破卸压孔6之间钻导向孔3，导向孔3采用直径110毫米的大直径孔，孔深为7米，爆破卸压孔6内装填炸药卷，装药深度2.5米，炮头用双雷管并联，用炮泥堵塞后，孔外串联一次起爆或分段起爆，将煤体爆松，卸除压力。
如图2所示：
三、在上、下顺槽内用电爆钻在煤壁上钻直径42毫米、深1米的化学注浆孔8，钻眼间距2米，钻孔后插上PVC管向巷帮浅部注化学浆液，化学浆液选用“马丽散N”，使巷帮形成大于1米深的化学加固封闭带9；
四、在上述化学注浆孔8的孔位或保留完好的孔内继续钻深到6米，作为物理注浆孔11，通过该孔向煤体注入水玻璃-水泥浆液。
注入浆液后，由化学加固封闭带9将浆液封闭在煤体内，使注浆区域形成物理改性区10。
上述步骤完成后，即可进行回采工作，回采中冲击地压得到控制。
图3为另一实施例的煤壁加固示意图，与图2所不同的是在上、下顺槽煤壁较坚硬完整的情况下，不再钻注浆孔进行化学注浆，而是对煤壁喷水泥砂浆进行封闭，形成喷层12，喷层厚度5-10厘米，其它步骤与图1、图2相同。