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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 CN 111287749 A(43)申请公布日2020. 06. 16(21)申请号202010317019.5(22)申请日 2020.04.21 (71)申请人天地科技股份有限公司地址100013北京市朝阳区和平街吉年沟 路5号(72)发明人潘俊锋高家明夏永学徐刚 马文涛陈法兵张展阳(74)专利代理机构北京中强智尚知识产权代理 有限公司11448代理人黄嫌威(51)lnt.CI.E21C 41/7顼2006.01)E21F 75/0012006.01)权利要求书1页 说明书5页 附图3页(54)发明名称冲击地压煤层
2、临空巷道宽掘窄用防冲方法 (57)摘耍本发明提供了一种冲击地压煤层临空巷道 宽掘窄用防冲方法，包括获取与当前升票布置形 式相同开采布置形式下的原巷道设计宽度和原 煤柱设计宽度,将原巷道设计宽度扩大预设倍数 得到计划巷道宽度，将原煤柱设计宽度减小至预 设宽度范围内M临空巷道掘进过程中，掘进计 划巷道宽度的宽掘临空巷道，在宽掘临空巷道临 空侧留设宽度位于垣设宽度范围内的临空侧小 煤柱。在临空厕小煤柱倒布置巷道充填区，对巷 道充填区进行充填形成填充体。本发明实施例通 过临空侧小煤柱和充填体共同作用达到挡风和 护巷的基本要求.并大幅提高资源回收率，有效 y降低临空侧煤柱支承压力，大幅减弱基础挣载荷 g
3、集聚程度，显著降低煤层临空巷道冲击地压发生. oo风险。1.冲击地压煤层临空巷道宽掘窄用防冲方法，其特征在于，包括：获取与当前开采布置形式相同开采布置形式下的原巷道设计宽度和原煤柱设计宽度， 将所述原巷道设计宽度扩大预设倍数得到计划巷道宽度，将所述原煤柱设计宽度减小至预 设宽度范围内；在临空巷道掘进过程中，掘进所述计划巷道宽度的宽掘临空巷道，在所述宽掘临空巷 道临空侧留设宽度位于所述预设宽度范围内的临空侧小煤柱：在所述临空侧小煤柱附近布置巷道充填区，对所述巷道充填区进行充填形成填充体。2 .根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述原巷道设计宽度扩大预设倍数得到 计划巷道宽度，包括：将所述原
4、巷道设计宽度扩大1.7-1.9倍得到计划巷道宽度。3 .根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述预设宽度范围为3m8m,在所述宽 掘临空巷道临空侧留设宽度位于所述预设宽度范围内的临空侧小煤柱，包括：在所述宽掘临空巷道临空侧留设宽度位于3m制范围内的临空侧小煤柱。4 .根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于，所述巷道充填区的宽度不超过所述计划巷道宽度的三分之二。5 .根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对所述巷道充填区进行充填形成填充 体，包括:在掘进工作面掘进至预设距离后，对所述巷道充填区开始充填：保持所述充填区充填施工进度滞后所述掘进工作面掘进进度所述预设距离。6 .根据权利要
5、求1或2所述的方法，其特征在于，对所述巷道充填区进行充填形成填充 体,包括：采用高水材料对所述巷道充填区进行充填形成填充体，并使所述填充体与所述宽掘临 空巷道的顶板相接。冲击地压煤层临空巷道宽掘窄用防冲方法技术领域0001本发明涉及煤矿安全开采技术领域，特别是一种冲击地压煤层临空巷道宽掘窄用 防冲方法。背景技术0002冲击地压是-种严重的煤岩动力灾害。随若我国煤炭工业开发逐步转向西部，近 年来西部矿区涌现出大量的冲击地压矿井。这些冲击地压矿井在矿井设计阶段未考虑冲击 地压风险，工作面间一般留设20m以上的区段宽煤柱，而这些煤柱的留设直接加剧工作面临 空巷道的冲击地压风险。据统计，近年来西部矿区
6、冲击地压事故多发生在临空巷道。现有研 究发现.临空巷道事故多发的原因在于留设宽煤柱承受了来自工作面侧向采空区的支承压 力，加之工作面推进引起的后方支承压力形成高水平基础静载荷，在与顶板运动或爆破作 业等动载扰动登加后导致冲击地压显现。0003现有局部防治手段例如大宜.径钻孔卸压、煤层深孔爆破等，主要目的是制造和扩 火煤体内型性区，使煤柱支承压力峰值向深部转移，但目前存在以下问题:一方面现有局部 手段制造的塑性区效果不理想，主要表现为卸压范围小和应力恢复快：另一方面巷道局部 卸压对安全生产存在影响，表现在卸压手段对巷道局部支护产生破坏，卸压施工时人员和 设备处于冲击危险中和施工影响其他工序正常作
7、业等。普通煤矿的沿空留巷和沿空掘巷虽 然能缩小留设煤柱，但是对于存在强烈冲击、菠动的冲击地压矿井难以适用,还存在巷道难 以维护、充填速度跟不上网采速度、充填体大变形和漏风等问题。发明内容0004鉴于上述问题.提出了木发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上 述问题的冲击地压煤层临空巷道宽掘窄用防冲方法，能够通过临空偏小煤柱和充填体共同 作用达到挡风和护巷的基本要求，并大幅提高资源回收率，有效降低临空侧煤柱支承压力, 大幅减弱基础静载荷集聚程度，显著降低煤层临空巷道冲击地压发生风险。0005根据本发明实施例的一方面，提供了一种冲击地压煤层临空巷道宽掘窄用防冲方 法,包括：0006获取与当
8、前开采布置形式相同开采布置形式下的原巷道设计宽度和原煤柱设计 宽度,将所述原巷道设汁宽度扩大预设倍数得到计划巷道宽度，将所述原煤柱设计宽度减 小至预设宽度范围内；0007在临空巷道掘进过程中，掘进所述计划巷道宽度的宽掘临空巷道，在所述宽掘临 空巷道临空侧留设宽度位于所述预设宽度范围内的临空侧小煤柱：0008在所述临空侧小煤柱附近布置巷道充填区，对所述巷道充填区进行充填形成填充 体。0009可选地，将所述原巷道设计宽度扩大预设倍数得到计划巷道宽度,包括：0010将所述原巷道设计宽度扩大1.71.9倍得到计划巷道宽度。0011可选地，所述预设宽度范围为3e制,在所述宽掘临空巷道临空侧留设宽度位于
9、所述预设宽度范围内的临空侧小煤柱,包括：0012在所述宽掘临空巷道临空侧留设宽度位于3m8m范围内的临空侧小煤柱。0013可选地，所述巷道充填区的宽度不超过所述计划巷道宽度的三分之二。0014可选地，对所述巷道充填区进行充填形成填充体，包括：0015在掘进工作而掘进至预设距离后，对所述巷道充填区开始充填：0016保持所述充填区充填施工进度滞后所述掘进工作面掘进进度所述预设距离。0017 可选地，对所述巷道充填区进行充填形成填充体，包括：0018采用高水材料对所述巷道充填区进行充填形成填充体，并使所述填充体与所述宽 掘临空巷道的顶板相接。0019本发明实施例采用临空巷道宽掘窄用方法，在临空巷道掘
10、进过程中依据扩大原巷 道设计宽度后的计划巷道宽度掘进宽掘临空巷道，依据减小原煤柱设计宽度后的预设宽度 范围留设临空侧小煤柱，进而通过在临空侧小煤柱附近布置巷道充填区，以对巷道充填区 进行充填形成填充体。本发明实施例通过临空侧小煤柱和充填体共同作用可以将临空侧小 煤柱支承压力向侧向采空区深部疏导，显著减小临空侧小煤柱支承压力，有效降低了冲击 地压发生所必需的基础静载荷水平，显著降低煤层临空巷道冲击地压发生风险。并且，宽掘 临空巷道临空侧充填部分在开挖后至充填前的过程中得到了充分卸压，锚索、锚网和单元 支架等承载作用与高水材料充填体具有速凝性使充填体接顶充分且不易变形，因此充填体 可作为理想的人工
11、塑性区具有较好的让压作用,将支承压力转移到临空巷道两侧即实体煤 和侧向采空区，使得临空巷道无需成夏实施煤体卸压施工，消除卸压施工产生的消极影响。 进一步地，留设的临空侧小煤柱和充填体能够达到完成巷道封闭和维护的基木要求，并且, 临空侧小煤柱相较于宽煤柱的留设还可以大幅提高煤矿资源回收率。0020上述说明仅是本发明技术方案的概述，为r能够更清楚了解本发明的技术手段, 而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够 更明显易烯，以下特举本发明的具体实施方式。0021根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明 了本发明的上述以及其他目的优点
12、和特征。附图说明0022此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 0023图1示出了目前煤矿开采中的临空巷道和宽煤柱布置结构俯视示意图；0024图2示出了图1中临空巷道和宽煤柱布置结构的剖视图和对应位置的支承压力曲 线的示意图；0025图3示出了根据本发明一实施例的冲击地压煤层临空巷道宽掘窄用防冲方法的流 程示意图：0026图4示出了根据本发明一实施例的煤矿开采的宽掘临空巷道和临空侧小煤柱布置 结构俯视图：0027图5示出了图4中宽掘临空巷道和临空侧小煤柱布置结构的剖视图和对应位置的
13、支承压力曲线的示意图；0028附图1-2.4-5中，1：回来工作而实体煤：2：临空巷道：3：临空侧宽煤柱侧向采空 区；5：宽煤柱实体煤侧支承压力曲线;6：宽煤柱侧支承压力曲线；7：宽掘临空巷道;8：临空 侧小煤柱充填体：10：宽掘窄用实体煤侧支承压力曲线：11：临空侧小煤柱侧支承压力曲 线。具体实施方式0029下面将参照附图更洋细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明 的示例性实施例，然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例 所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并目能够将本发明的范围 完整的传达给本领域的技术人员。0030临空巷道宽煤柱由
14、于承受面积较小基础静载荷水平高，基础静栽荷是冲击地压发 生的必要条件，现有局部防治措施如煤层大直径钻孔和深孔爆破旨在通过人为制造煤体塑 性区来降低媒体支承压力或优化开采布置缩小留设煤柱，从而降低煤体基础静栽荷水平 并提高动载登加诱冲门槛，最终减弱冲击地压风险。0031本发明实施例首先介绍通常煤层临空巷道冲击地压发生的原因。参见图1,图1为 通常采用的回采工作面煤层临空巷迫布置方式，临空巷道2宽为5m,高为3.5m,临空巷道2右 侧为回采工作面实体煤I,临空巷道2左侧依次为临空侧宽煤柱3和侧向采空区4,其中，临空 侧宽煤柱3宽度为20叽图1中回采工作面煤层临空巷道和宽煤柱的1-1方向的剖视图可以
15、参 见图2,图2还示出了回采工作面实体煤1侧的支承压力曲线5和临空侧宽煤柱3侧的支承压 力曲线6。由此可知，回采工作而实体煤1和临空侧宽燥柱3均存在较高水平的支承压力，由 于回采工作面实体煤1承载面积远大于临空侧宽煤柱3承载面枳，因此临空侧宽煤柱3的支 承压力的峰值较回采工作面实体煤1的支承压力的峰伉更大，且支承压力分布更为集中。从 基础静载荷角度分析，现有的工况下临空侧宽煤柱3较回采工作面实体煤1更易发生冲击地 压显现。0032为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种冲击地压煤层临空巷道宽掘窄用 防冲方法,参见图3,该方法包括步骤S302至步骤S306。0033步骤S302,获取与当前开采布置形式相同开采布置形式下的原巷道设计宽度和原 煤柱设计宽度，将原巷道设计宽度扩大预设倍数得到计划巷道宽度,将原煤柱设计宽度减 小至预设宽度范围内。0034在本发明实施例中，原巷道设计宽度指的是与当前开采布置形式相同开采布置形 式下通常挖掘的临空巷道（如图1所示临空巷道2）的宽度，原煤柱设计宽度指的是与当前开 采布置形式相同开采布置形式下通常留设的煤柱（如图1所示临空侧宽煤柱3）的宽度。本发 明实施例对原巷道设计宽度增宽,并对原煤柱设计宽度减宽。0035步骤S304,在临空巷道掘进过程中，掘进计划巷道
