1.本發(fā)明涉及沖擊地壓防治技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于沖擊地壓礦井回采巷道防治沖擊地壓的方法。

背景技術(shù)：

2.對于沖擊地壓的防治，其本質(zhì)就是控制煤巖體的應力狀態(tài)或降低煤巖體高應力的產(chǎn)生。當前的防治手段分為兩方面：一類是局部解危方法，一類是區(qū)域防范方法。局部解危的方法受制于當前裝備與技術(shù)水平，其卸壓效果時效性及范圍有限，難以從根本上消除煤層巷道的沖擊風險；區(qū)域防范手段從井田區(qū)域內(nèi)的整體應力環(huán)境的調(diào)整著手，一般有合理開拓開采布置、保護層開采技術(shù)，可從根本上解決沖擊地壓的發(fā)生問題，但國內(nèi)新興沖擊地壓礦井在早期開采設計階段缺乏防治沖擊地壓的理念，致使這些礦井具有較高的沖擊風險。針對現(xiàn)有沖擊地壓礦井存在較高的沖擊地壓風險的技術(shù)問題，有必要提出一種沖擊地壓煤層回采巷道區(qū)域防范防沖技術(shù)方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

3.本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

4.為此，本發(fā)明的實施例提出一種用于沖擊地壓礦井回采巷道防治沖擊地壓的方法。

5.本發(fā)明提出了一種用于沖擊地壓礦井回采巷道防治沖擊地壓的方法，包括以下步驟：

6.掘進寬掘工作面回采巷道，所述寬掘工作面回采巷道的寬度為一般工作面回采巷道寬度的1.4-1.6倍；

7.緊隨掘進在所述寬掘工作面回采巷道的非回采側(cè)構(gòu)筑充填體；

8.所述寬掘工作面回采巷道按照邊掘進邊構(gòu)筑所述充填體的方式進行，直至掘巷完成。

9.在一些實施例中，所述充填體的寬度為所述寬掘工作面回采巷道的寬度與所述一般工作面回采巷道的寬度的差值。

10.在一些實施例中，所述充填體采用鋼筋混凝土進行構(gòu)筑。

11.在一些實施例中，所述寬掘工作面回采巷道位于上區(qū)段工作面與下區(qū)段工作面之間，所述上區(qū)段工作面靠近非回采側(cè)，所述下區(qū)段工作面靠近回采側(cè)。

12.在一些實施例中，所述充填體設置在所述寬掘工作面回采巷道靠近所述上區(qū)段工作面的一端。

13.在一些實施例中，所述寬掘工作面回采巷道使得所述上區(qū)段工作面幫部煤巖的支承壓力峰值和所述下區(qū)段工作面幫部煤巖的支承壓力峰值均向煤層幫部轉(zhuǎn)移。

14.在一些實施例中，所述充填體分擔部分頂板載荷使得所述上區(qū)段工作面幫部煤巖的支承壓力峰值下降。

15.在一些實施例中，所述上區(qū)段工作面幫部煤巖的支承壓力峰值小于所述下區(qū)段工作面幫部煤巖的支承壓力峰值。

16.在一些實施例中，所述上區(qū)段工作面的沖擊地壓啟動后的剩余能量克服所述充填體的阻礙后沖擊顯現(xiàn)。

17.在一些實施例中，所述充填體的存在使得所述上區(qū)段工作面沖擊地壓的啟動難度增加。

18.相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：

19.本發(fā)明的方法使得在寬掘工作面回采巷道掘進期間，幫部支承壓力峰值向煤層深部轉(zhuǎn)移，充填體構(gòu)筑完畢后，使得充填側(cè)煤幫支承壓力下降，同時提高了巷道支護質(zhì)量，增加了沖擊能量傳遞過程中的阻抗。

20.本發(fā)明巷道的寬掘及無煤柱開采利用巷幫充填體降低了幫部實體煤的應力集中、提高了沖擊啟動條件；同時充填體的存在增加了沖擊能量傳遞過程中的阻抗，增加了沖擊能量的損耗。

附圖說明

21.本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

22.圖1為本發(fā)明寬掘工作面回采巷道防沖工程結(jié)構(gòu)力學示意圖；

23.圖2為本發(fā)明寬掘工作面回采巷道剖視圖；

24.圖3為本發(fā)明寬掘工作面回采巷道掘進走向示意圖；

25.附圖標記說明：

26.寬掘工作面回采巷道1、充填體2、上區(qū)段工作面3、下區(qū)段工作面4。

具體實施方式

27.下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

28.下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的用于沖擊地壓礦井回采巷道防治沖擊地壓的方法。

29.如圖1-3所示，本發(fā)明的用于沖擊地壓礦井回采巷道防治沖擊地壓的方法，包括以下步驟：

30.(1)掘進寬掘工作面回采巷道1，寬掘工作面回采巷道1的寬度為一般工作面回采巷道寬度的1.4-1.6倍；

31.(2)緊隨掘進在寬掘工作面回采巷道1的非回采側(cè)構(gòu)筑充填體2；

32.(3)寬掘工作面回采巷道1按照邊掘進邊構(gòu)筑充填體2的方式進行，直至掘巷完成。

33.其中，步驟(1)中在上區(qū)段工作面3掘進寬掘工作面回采巷道1，其中，寬掘工作面回采巷道1指的是將寬度擴大的工作面回采巷道，寬掘工作面回采巷道1的寬度為一般工作面回采巷道寬度的1.4-1.6倍，一般工作面回采巷道指的是在煤層開采過程中按照項目工程實施的工作面回采巷道，即未加寬的工作面回采巷道?？梢岳斫獾氖?，寬掘工作面回采巷

道1的具體寬度根據(jù)實際情況進行設定。

34.步驟(2)中，充填體2設置在寬掘工作面回采巷道1的非回采側(cè)，充填體2采用鋼筋混凝土進行構(gòu)筑，充填體2的寬度為寬掘工作面回采巷道1的寬度與一般工作面回采巷道的寬度的差值，也就是說，在寬掘工作面回采巷道1的寬掘部分進行構(gòu)筑充填體2。

35.步驟(3)中，在整個煤層開采過程中，按照邊掘進邊構(gòu)筑充填體2的方式進行寬掘工作面回采巷道1掘進，直至寬掘工作面回采巷道1完成。

36.寬掘工作面回采巷道1靠近上區(qū)段工作面3的一端為非回采側(cè)，靠近下區(qū)段工作面4的一端為回采側(cè)，即寬掘工作面回采巷道1位于上區(qū)段工作面3與下區(qū)段工作面4之間，參閱圖2，上區(qū)段工作面3位于寬掘工作面回采巷道1左側(cè)，下區(qū)段工作面4位于寬掘工作面回采巷道1右側(cè)，充填體2設置在寬掘工作面回采巷道1靠近上區(qū)段工作面3的一端。

37.寬掘工作面回采巷道1使得上區(qū)段工作面3幫部煤巖的支承壓力峰值ez和下區(qū)段工作面4幫部煤巖的支承壓力峰值ey均向煤層幫部轉(zhuǎn)移，使得煤層幫部與支承壓力達到峰值的位置之間的距離增大，使得煤層幫部不易產(chǎn)生地壓沖擊顯現(xiàn)。在上區(qū)段工作面3中，充填體2可以分擔部分頂板載荷使得上區(qū)段工作面3幫部煤巖的支承壓力峰值ez下降，從而使得上區(qū)段工作面3幫部煤巖的支承壓力峰值ez小于下區(qū)段工作面4幫部煤巖的支承壓力峰值ey。另外，上區(qū)段工作面3側(cè)充填體2的存在使得上區(qū)段工作面3的沖擊地壓啟動后的剩余能量需要克服充填體2的阻礙后才能導致沖擊顯現(xiàn)，充填體2的存在使得上區(qū)段工作面3沖擊地壓的啟動難度增加。

38.參閱圖1，當寬掘工作面回采巷道1兩側(cè)發(fā)生沖擊啟動及沖擊能量顯現(xiàn)時，針對上區(qū)段工作面3：圍巖遠場動載荷產(chǎn)生的能量edz，向左幫極限平衡區(qū)xωz傳遞與ejz疊加，ejz為上區(qū)段工作面3彈性耗能區(qū)的載荷，若疊加后的能量超過煤巖的極限承載能力則沖擊啟動，剩余能量需經(jīng)歷xγz塑性阻抗耗能區(qū)域的消耗，消耗后的能量仍需克服幫部支護結(jié)構(gòu)承載阻抗能usz及巷旁充填體2的阻抗能uc，此過程中仍存在終極剩余能量，將以動能的形式以煤巖、設備為載體釋放出來，沖擊地壓過程完成。針對下區(qū)段工作面4：圍巖遠場動載荷產(chǎn)生的能量edy，向右?guī)蜆O限平衡區(qū)xωy傳遞與ejy疊加，ejy為下區(qū)段工作面4彈性耗能區(qū)的載荷，若疊加后的能量超過煤巖的極限承載能力則沖擊啟動，剩余能量需經(jīng)歷xγy塑性阻抗耗能區(qū)域的消耗，消耗后的能量仍需克服幫部支護結(jié)構(gòu)承載阻抗能usy，此過程中仍存在終極剩余能量，將以動能的形式以煤巖、設備為載體釋放出來，沖擊地壓過程完成。

39.寬掘工作面回采巷道1左幫與右?guī)拖啾扔谐涮铙w2的支護存在，起到了降載荷效應，則有ez《ey，則在同等的外部動載荷影響下，左幫極限平衡區(qū)要達到右?guī)偷撵o載集中水平仍需消耗一部分動載能量，增加了左幫沖擊啟動條件形成難度。除此之外，巷道左幫塑性阻抗區(qū)及支護阻抗能與右?guī)拖啾?，顯然uγz+usz+uc》uγy+usy，由于沖擊啟動后的剩余能量仍需克服充填體2的阻礙才能導致沖擊顯現(xiàn)，巷道左幫構(gòu)筑的充填體2起到了增加沖擊阻抗能的效果。

40.依據(jù)沖擊啟動原理，對于沖擊地壓的發(fā)生，主要要經(jīng)歷三個階段：沖擊啟動-沖擊能量傳遞-沖擊地壓顯現(xiàn)。對于沖擊地壓的防治主要從抑制前兩階段的發(fā)生從而區(qū)域防治的角度實現(xiàn)對沖擊地壓的防治。本發(fā)明遵循以上原則來實現(xiàn)對沖擊地壓的防治，具體表現(xiàn)為：寬掘工作面回采巷道1使得巷幫實體煤幫支承壓力峰值向煤層深部轉(zhuǎn)移，同時在寬掘部分構(gòu)筑充填體2，可在一定程度上降低寬掘工作面回采巷道1開挖后幫部煤巖的承載能力，

起到降載荷作用，提高了沖擊啟動條件；所構(gòu)筑的充填體2在后續(xù)沖擊能量傳遞過程中充當能量傳遞介質(zhì)，沖擊能量不僅需要推動幫部煤巖做功以及克服巷道內(nèi)的支護吸能效應，還需繼續(xù)克服巷旁充填體2的阻礙，整個過程中充填體2的存在起到了增阻抗作用，抑制了沖擊能量的傳遞。

41.在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述可以針對不同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

42.此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

43.盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。技術(shù)特征：

1.一種用于沖擊地壓礦井回采巷道防治沖擊地壓的方法，其特征在于，包括以下步驟：掘進寬掘工作面回采巷道，所述寬掘工作面回采巷道的寬度為一般工作面回采巷道寬度的1.4-1.6倍；緊隨掘進在所述寬掘工作面回采巷道的非回采側(cè)構(gòu)筑充填體；所述寬掘工作面回采巷道按照邊掘進邊構(gòu)筑所述充填體的方式進行，直至掘巷完成。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述充填體的寬度為所述寬掘工作面回采巷道的寬度與所述一般工作面回采巷道的寬度的差值。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述充填體采用鋼筋混凝土進行構(gòu)筑。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述寬掘工作面回采巷道位于上區(qū)段工作面與下區(qū)段工作面之間，所述上區(qū)段工作面靠近非回采側(cè)，所述下區(qū)段工作面靠近回采側(cè)。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述充填體設置在所述寬掘工作面回采巷道靠近所述上區(qū)段工作面的一端。6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述寬掘工作面回采巷道使得所述上區(qū)段工作面幫部煤巖的支承壓力峰值和所述下區(qū)段工作面幫部煤巖的支承壓力峰值均向煤層幫部轉(zhuǎn)移。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述充填體分擔部分頂板載荷使得所述上區(qū)段工作面幫部煤巖的支承壓力峰值下降。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述上區(qū)段工作面幫部煤巖的支承壓力峰值小于所述下區(qū)段工作面幫部煤巖的支承壓力峰值。9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述上區(qū)段工作面的沖擊地壓啟動后的剩余能量克服所述充填體的阻礙后沖擊顯現(xiàn)。10.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述充填體的存在使得所述上區(qū)段工作面沖擊地壓的啟動難度增加。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種用于沖擊地壓礦井回采巷道防治沖擊地壓的方法，包括以下步驟：掘進寬掘工作面回采巷道，寬掘工作面回采巷道的寬度為一般工作面回采巷道寬度的1.4-1.6倍；緊隨掘進在寬掘工作面回采巷道的非回采側(cè)構(gòu)筑充填體；寬掘工作面回采巷道按照邊掘進邊構(gòu)筑充填體的方式進行，直至掘巷完成。本發(fā)明的方法使得在寬掘工作面回采巷道掘進期間，幫部支承壓力峰值向煤層深部轉(zhuǎn)移，充填體構(gòu)筑完畢后，使得充填側(cè)煤幫支承壓力下降，同時提高了巷道支護質(zhì)量，增加了沖擊能量傳遞過程中的阻抗?？?。抗。

技術(shù)研發(fā)人員：閆耀東 潘俊鋒 夏永學 高家明 馬宏源 馬文濤 鄔建宏

受保護的技術(shù)使用者：中煤科工開采研究院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.12.09

技術(shù)公布日：2023/3/28