一种深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法

本发明属于围岩区域应力优化，尤其涉及一种深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法。

背景技术：

1、在深井大采高小煤柱的条件下，其回采巷道由于同采空区之间的距离比较近而极其容易受到上区段采空区顶板垮落的影响，因此将会造成该类巷道周边围岩应力分布不均匀、应力集中系数比较大，并且在外界环境的影响下容易出现围岩动态平衡结构发生失稳的现象，此外巷道的矿压显现程度在回采工作面采动的影响下将会变得十分剧烈，该类巷道表现出顶底板及两帮移近量比较大并且两帮的变形也不均匀等一系列特征。

2、现有技术中，无法对该类回采巷道围岩区域应力优化方面的具体方案，无法从根本上大幅减缓沿空掘巷围岩结构和应力集中，进一步减小沿空掘巷上覆岩层的作用时间，最终无法达到控制该类巷道掘巷变形的目的。

技术实现思路

1、本发明提出了一种深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法，以解决上述现有技术中存在的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法，包括：

3、基于深井大采高回采巷道围岩区域，对超前上区段工作面进行双向预裂爆破，实现围岩区域应力优化，其中所述双向预裂爆破包括：坚硬顶板放顶和侧向切顶卸压；

4、采用卸压控制技术，将围岩区域应力向深部转移，实现巷道周围岩体处于低应力状态。

5、优选地，所述坚硬顶板放顶过程中，预先在顶板岩层中钻长孔爆破，生成人工爆破裂隙带，基于所述人工爆破裂隙带，实现对上区段工作面采场坚硬顶板整体性的处理与控制。

6、优选地，钻长孔爆破的过程中，采用单向向钻孔法布置炮孔，同时确定炮孔布置参数。

7、优选地，所述炮孔布置参数包括：炮孔直径、炮孔间距、炮孔水平转角、炮孔末端高度、炮孔深度、封孔长度和炮孔倾角。

8、优选地，所述侧向切顶卸压的过程中，对深井大采高回采巷道围岩区域的侧向顶板进行爆破预裂卸压，确定预裂爆破钻孔的卸压参数。

9、优选地，所述卸压参数包括：竖向卸压高度、倾向卸压长度和钻孔参数，基于所述竖向卸压高度、所述倾向卸压长度确定所述钻孔参数。

10、优选地，考虑老顶岩层的坚硬程度计算所述竖向卸压高度，若所述老顶岩层为软弱岩层时，则竖向卸压高度应不小于老顶上边界的高度；若所述老顶岩层为坚硬岩层时，则采用折算方法计算竖向卸压高度。

11、优选地，考虑小煤柱承载极限和断裂块体之间结构稳定性，确定所述倾向卸压长度的优化区间。

12、优选地，所述钻孔参数包括：钻孔数量和钻孔布置，所述钻孔布置采用双面扇形布孔法。

13、优选地，所述卸压控制技术包括：大直径钻孔卸压技术、深孔爆破卸压技术和底板切槽卸压技术。

14、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

15、本发明基于深井大采高回采巷道围岩区域，对超前上区段工作面进行双向预裂爆破，实现围岩区域应力优化，其中双向预裂爆破包括：坚硬顶板放顶和侧向切顶卸压；采用卸压控制技术，将围岩区域应力向深部转移，实现巷道周围岩体处于低应力状态。

16、本发明通过超前深孔预爆破处理坚硬顶板技术和倾向小水平转角钻孔群切顶技术优化工作面顶板来压步距和采空侧顶板悬臂长度，利用超前预裂断顶技术能充分松动小煤柱外侧老顶岩层，有利于使老顶在小煤柱外侧破断，有利于消除大跨度悬顶悬露以及回转下沉对沿空掘巷的影响，从根本上大幅减缓沿空掘巷围岩压力，优化掘巷区域应力场，减小沿空掘巷上覆岩层的作用时间，达到控制掘巷变形的目的。

技术特征：

1.一种深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法，其特征在于，所述坚硬顶板放顶过程中，预先在顶板岩层中钻长孔爆破，生成人工爆破裂隙带，基于所述人工爆破裂隙带，实现对上区段工作面采场坚硬顶板整体性的处理与控制。

3.根据权利要求2所述的深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法，其特征在于，钻长孔爆破的过程中，采用单向向钻孔法布置炮孔，同时确定炮孔布置参数。

4.根据权利要求3所述的深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法，其特征在于，所述炮孔布置参数包括：炮孔直径、炮孔间距、炮孔水平转角、炮孔末端高度、炮孔深度、封孔长度和炮孔倾角。

5.根据权利要求1所述的深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法，其特征在于，所述侧向切顶卸压的过程中，对深井大采高回采巷道围岩区域的侧向顶板进行爆破预裂卸压，确定预裂爆破钻孔的卸压参数。

6.根据权利要求5所述的深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法，其特征在于，所述卸压参数包括：竖向卸压高度、倾向卸压长度和钻孔参数，基于所述竖向卸压高度、所述倾向卸压长度确定所述钻孔参数。

7.根据权利要求6所述的深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法，其特征在于，考虑老顶岩层的坚硬程度计算所述竖向卸压高度，若所述老顶岩层为软弱岩层时，则竖向卸压高度应不小于老顶上边界的高度；若所述老顶岩层为坚硬岩层时，则采用折算方法计算竖向卸压高度。

8.根据权利要求6所述的深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法，其特征在于，考虑小煤柱承载极限和断裂块体之间结构稳定性，确定所述倾向卸压长度的优化区间。

9.根据权利要求6所述的深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法，其特征在于，所述钻孔参数包括：钻孔数量和钻孔布置，所述钻孔布置采用双面扇形布孔法。

10.根据权利要求1所述的深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法，其特征在于，所述卸压控制技术包括：大直径钻孔卸压技术、深孔爆破卸压技术和底板切槽卸压技术。

技术总结
本发明公开了一种深井大采高回采巷道围岩区域应力优化控制方法，本发明属于围岩区域应力优化领域，包括：基于深井大采高回采巷道围岩区域，对超前上区段工作面进行双向预裂爆破，实现围岩区域应力优化，其中双向预裂爆破包括：坚硬顶板放顶和侧向切顶卸压；采用卸压控制技术，将围岩区域应力向深部转移，实现巷道周围岩体处于低应力状态。本发明利用超前预裂断顶技术能充分松动小煤柱外侧老顶岩层，有利于使老顶在小煤柱外侧破断，有利于消除大跨度悬顶悬露以及回转下沉对沿空掘巷的影响，从根本上大幅减缓沿空掘巷围岩压力，优化掘巷区域应力场，减小沿空掘巷上覆岩层的作用时间，达到控制掘巷变形的目的。

技术研发人员：赵一鸣,戴京辰,张农,项哲
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17