巨厚煤层煤巷超前定向长钻孔高压注水卸压研究

摘要

针对巨厚煤层煤巷掘进期间的卸压防冲合理调控问题，以准东二矿1101工作面巨厚煤层巷道掘进为背景，采用理论分析与数值模拟方法，开展超前定向长钻孔高压注水卸压研究，通过揭示巷道掘进期间冲击地压发生机制，提出定向长钻孔高压注水超前卸压调控模式，基于煤体裂缝扩展规律数值分析和湿润半径的计算，确定了巨厚煤层巷道围岩定向长钻孔卸压参数，掌握了不同卸压参数下围岩能量及塑性区演化规律，并优化钻孔合理布置参数。结果表明：围岩随着距巷帮深度增加，受力状态逐渐由一维向三维受力状态转变，局部形成高能量差造成冲击显现；当钻孔距巷帮宽7 m时，巷帮能量峰值为17.31×10～4 J·m^-3,相比未卸压状态超前区域，能量峰值下降幅度达10.03%;钻孔距底板6 m时，单位能量峰值梯度为1.17×10～4 J·m^-3,比未卸压状态超前区域能量峰值下降幅度达11.95%;不同卸压参数下，能量转移深度和梯度均呈现负相关关系，塑性区延伸深度和面积呈现正相关关系，钻孔距巷帮宽7 m,距底板深6 m时，塑性区深度和面积达到峰值，围岩的卸压效果较优；注水区域视电阻率降低幅度达到42%,注水后应力降低幅度约为12.73%,注水后围岩整体的卸压效果较好。研究结果为巨厚煤层巷道掘进期间卸压防冲提供了科学指导。

关键词

巨厚煤层 / 超前卸压 / 定向长钻孔 / 注水卸压 / 参数确定