1.本发明涉及冲击地压防治技术领域，尤其涉及一种用于冲击地压矿井回采巷道防治冲击地压的方法。
背景技术：
2.对于冲击地压的防治，其本质就是控制煤岩体的应力状态或降低煤岩体高应力的产生。当前的防治手段分为两方面：一类是局部解危方法，一类是区域防范方法。局部解危的方法受制于当前装备与技术水平，其卸压效果时效性及范围有限，难以从根本上消除煤层巷道的冲击风险；区域防范手段从井田区域内的整体应力环境的调整着手，一般有合理开拓开采布置、保护层开采技术，可从根本上解决冲击地压的发生问题，但国内新兴冲击地压矿井在早期开采设计阶段缺乏防治冲击地压的理念，致使这些矿井具有较高的冲击风险。针对现有冲击地压矿井存在较高的冲击地压风险的技术问题，有必要提出一种冲击地压煤层回采巷道区域防范防冲技术方法。
技术实现要素：
3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本发明的实施例提出一种用于冲击地压矿井回采巷道防治冲击地压的方法。
5.本发明提出了一种用于冲击地压矿井回采巷道防治冲击地压的方法，包括以下步骤：
6.掘进宽掘工作面回采巷道，所述宽掘工作面回采巷道的宽度为一般工作面回采巷道宽度的1.4-1.6倍；
7.紧随掘进在所述宽掘工作面回采巷道的非回采侧构筑充填体；
8.所述宽掘工作面回采巷道按照边掘进边构筑所述充填体的方式进行，直至掘巷完成。
9.在一些实施例中，所述充填体的宽度为所述宽掘工作面回采巷道的宽度与所述一般工作面回采巷道的宽度的差值。
10.在一些实施例中，所述充填体采用钢筋混凝土进行构筑。
11.在一些实施例中，所述宽掘工作面回采巷道位于上区段工作面与下区段工作面之间，所述上区段工作面靠近非回采侧，所述下区段工作面靠近回采侧。
12.在一些实施例中，所述充填体设置在所述宽掘工作面回采巷道靠近所述上区段工作面的一端。
13.在一些实施例中，所述宽掘工作面回采巷道使得所述上区段工作面帮部煤岩的支承压力峰值和所述下区段工作面帮部煤岩的支承压力峰值均向煤层帮部转移。
14.在一些实施例中，所述充填体分担部分顶板载荷使得所述上区段工作面帮部煤岩的支承压力峰值下降。
15.在一些实施例中，所述上区段工作面帮部煤岩的支承压力峰值小于所述下区段工作面帮部煤岩的支承压力峰值。
16.在一些实施例中，所述上区段工作面的冲击地压启动后的剩余能量克服所述充填体的阻碍后冲击显现。
17.在一些实施例中，所述充填体的存在使得所述上区段工作面冲击地压的启动难度增加。
18.相对于现有技术，本发明的有益效果为：
19.本发明的方法使得在宽掘工作面回采巷道掘进期间，帮部支承压力峰值向煤层深部转移，充填体构筑完毕后，使得充填侧煤帮支承压力下降，同时提高了巷道支护质量，增加了冲击能量传递过程中的阻抗。
20.本发明巷道的宽掘及无煤柱开采利用巷帮充填体降低了帮部实体煤的应力集中、提高了冲击启动条件；同时充填体的存在增加了冲击能量传递过程中的阻抗，增加了冲击能量的损耗。
附图说明
21.本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1为本发明宽掘工作面回采巷道防冲工程结构力学示意图；
23.图2为本发明宽掘工作面回采巷道剖视图；
24.图3为本发明宽掘工作面回采巷道掘进走向示意图；
25.附图标记说明：
26.宽掘工作面回采巷道1、充填体2、上区段工作面3、下区段工作面4。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.下面参照附图描述根据本发明实施例提出的用于冲击地压矿井回采巷道防治冲击地压的方法。
29.如图1-3所示，本发明的用于冲击地压矿井回采巷道防治冲击地压的方法，包括以下步骤：
30.(1)掘进宽掘工作面回采巷道1，宽掘工作面回采巷道1的宽度为一般工作面回采巷道宽度的1.4-1.6倍；
31.(2)紧随掘进在宽掘工作面回采巷道1的非回采侧构筑充填体2；
32.(3)宽掘工作面回采巷道1按照边掘进边构筑充填体2的方式进行，直至掘巷完成。
33.其中，步骤(1)中在上区段工作面3掘进宽掘工作面回采巷道1，其中，宽掘工作面回采巷道1指的是将宽度扩大的工作面回采巷道，宽掘工作面回采巷道1的宽度为一般工作面回采巷道宽度的1.4-1.6倍，一般工作面回采巷道指的是在煤层开采过程中按照项目工程实施的工作面回采巷道，即未加宽的工作面回采巷道。可以理解的是，宽掘工作面回采巷
道1的具体宽度根据实际情况进行设定。
34.步骤(2)中，充填体2设置在宽掘工作面回采巷道1的非回采侧，充填体2采用钢筋混凝土进行构筑，充填体2的宽度为宽掘工作面回采巷道1的宽度与一般工作面回采巷道的宽度的差值，也就是说，在宽掘工作面回采巷道1的宽掘部分进行构筑充填体2。
35.步骤(3)中，在整个煤层开采过程中，按照边掘进边构筑充填体2的方式进行宽掘工作面回采巷道1掘进，直至宽掘工作面回采巷道1完成。
36.宽掘工作面回采巷道1靠近上区段工作面3的一端为非回采侧，靠近下区段工作面4的一端为回采侧，即宽掘工作面回采巷道1位于上区段工作面3与下区段工作面4之间，参阅图2，上区段工作面3位于宽掘工作面回采巷道1左侧，下区段工作面4位于宽掘工作面回采巷道1右侧，充填体2设置在宽掘工作面回采巷道1靠近上区段工作面3的一端。
37.宽掘工作面回采巷道1使得上区段工作面3帮部煤岩的支承压力峰值ez和下区段工作面4帮部煤岩的支承压力峰值ey均向煤层帮部转移，使得煤层帮部与支承压力达到峰值的位置之间的距离增大，使得煤层帮部不易产生地压冲击显现。在上区段工作面3中，充填体2可以分担部分顶板载荷使得上区段工作面3帮部煤岩的支承压力峰值ez下降，从而使得上区段工作面3帮部煤岩的支承压力峰值ez小于下区段工作面4帮部煤岩的支承压力峰值ey。另外，上区段工作面3侧充填体2的存在使得上区段工作面3的冲击地压启动后的剩余能量需要克服充填体2的阻碍后才能导致冲击显现，充填体2的存在使得上区段工作面3冲击地压的启动难度增加。
38.参阅图1，当宽掘工作面回采巷道1两侧发生冲击启动及冲击能量显现时，针对上区段工作面3：围岩远场动载荷产生的能量edz，向左帮极限平衡区xωz传递与ejz叠加，ejz为上区段工作面3弹性耗能区的载荷，若叠加后的能量超过煤岩的极限承载能力则冲击启动，剩余能量需经历xγz塑性阻抗耗能区域的消耗，消耗后的能量仍需克服帮部支护结构承载阻抗能usz及巷旁充填体2的阻抗能uc，此过程中仍存在终极剩余能量，将以动能的形式以煤岩、设备为载体释放出来，冲击地压过程完成。针对下区段工作面4：围岩远场动载荷产生的能量edy，向右帮极限平衡区xωy传递与ejy叠加，ejy为下区段工作面4弹性耗能区的载荷，若叠加后的能量超过煤岩的极限承载能力则冲击启动，剩余能量需经历xγy塑性阻抗耗能区域的消耗，消耗后的能量仍需克服帮部支护结构承载阻抗能usy，此过程中仍存在终极剩余能量，将以动能的形式以煤岩、设备为载体释放出来，冲击地压过程完成。
39.宽掘工作面回采巷道1左帮与右帮相比有充填体2的支护存在，起到了降载荷效应，则有ez《ey，则在同等的外部动载荷影响下，左帮极限平衡区要达到右帮的静载集中水平仍需消耗一部分动载能量，增加了左帮冲击启动条件形成难度。除此之外，巷道左帮塑性阻抗区及支护阻抗能与右帮相比，显然uγz+usz+uc》uγy+usy，由于冲击启动后的剩余能量仍需克服充填体2的阻碍才能导致冲击显现，巷道左帮构筑的充填体2起到了增加冲击阻抗能的效果。
40.依据冲击启动原理，对于冲击地压的发生，主要要经历三个阶段：冲击启动-冲击能量传递-冲击地压显现。对于冲击地压的防治主要从抑制前两阶段的发生从而区域防治的角度实现对冲击地压的防治。本发明遵循以上原则来实现对冲击地压的防治，具体表现为：宽掘工作面回采巷道1使得巷帮实体煤帮支承压力峰值向煤层深部转移，同时在宽掘部分构筑充填体2，可在一定程度上降低宽掘工作面回采巷道1开挖后帮部煤岩的承载能力，
起到降载荷作用，提高了冲击启动条件；所构筑的充填体2在后续冲击能量传递过程中充当能量传递介质，冲击能量不仅需要推动帮部煤岩做功以及克服巷道内的支护吸能效应，还需继续克服巷旁充填体2的阻碍，整个过程中充填体2的存在起到了增阻抗作用，抑制了冲击能量的传递。
41.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述可以针对不同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
43.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。技术特征：
1.一种用于冲击地压矿井回采巷道防治冲击地压的方法，其特征在于，包括以下步骤：掘进宽掘工作面回采巷道，所述宽掘工作面回采巷道的宽度为一般工作面回采巷道宽度的1.4-1.6倍；紧随掘进在所述宽掘工作面回采巷道的非回采侧构筑充填体；所述宽掘工作面回采巷道按照边掘进边构筑所述充填体的方式进行，直至掘巷完成。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述充填体的宽度为所述宽掘工作面回采巷道的宽度与所述一般工作面回采巷道的宽度的差值。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述充填体采用钢筋混凝土进行构筑。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述宽掘工作面回采巷道位于上区段工作面与下区段工作面之间，所述上区段工作面靠近非回采侧，所述下区段工作面靠近回采侧。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述充填体设置在所述宽掘工作面回采巷道靠近所述上区段工作面的一端。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述宽掘工作面回采巷道使得所述上区段工作面帮部煤岩的支承压力峰值和所述下区段工作面帮部煤岩的支承压力峰值均向煤层帮部转移。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述充填体分担部分顶板载荷使得所述上区段工作面帮部煤岩的支承压力峰值下降。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述上区段工作面帮部煤岩的支承压力峰值小于所述下区段工作面帮部煤岩的支承压力峰值。9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述上区段工作面的冲击地压启动后的剩余能量克服所述充填体的阻碍后冲击显现。10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述充填体的存在使得所述上区段工作面冲击地压的启动难度增加。
技术总结
本发明公开了一种用于冲击地压矿井回采巷道防治冲击地压的方法，包括以下步骤：掘进宽掘工作面回采巷道，宽掘工作面回采巷道的宽度为一般工作面回采巷道宽度的1.4-1.6倍；紧随掘进在宽掘工作面回采巷道的非回采侧构筑充填体；宽掘工作面回采巷道按照边掘进边构筑充填体的方式进行，直至掘巷完成。本发明的方法使得在宽掘工作面回采巷道掘进期间，帮部支承压力峰值向煤层深部转移，充填体构筑完毕后，使得充填侧煤帮支承压力下降，同时提高了巷道支护质量，增加了冲击能量传递过程中的阻抗。抗。抗。
技术研发人员：闫耀东 潘俊锋 夏永学 高家明 马宏源 马文涛 邬建宏
受保护的技术使用者：中煤科工开采研究院有限公司
技术研发日：2022.12.09
技术公布日：2023/3/28
声明：
“用于冲击地压矿井回采巷道防治冲击地压的方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中煤科工开采研究院有限公司
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2024年12月06日 ~ 08日 
