04-大直径钻孔卸压机理及效果检验技术研究

大直径钻孔卸压机理及效果检验技术研究

秦子晗

1，2

（1.天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013； 2.煤炭科学研究总院开采研究分院，北京100013）

［摘要］大直径钻孔是防治冲击地压的主要手段之一，掌握其卸压效果检验技术有助于对施

工参数进行设计和优化。从煤体应力、能量和冲击倾向等角度出发，分析了大直径钻孔的卸压原理；从施工角度考虑，分析了大直径钻孔卸压效果的主要影响因素；提出了以电磁波CT 探测为技术手段对大直径钻孔卸压效果进行区域检验。研究及探测结果表明，大直径钻孔通过调节压力、耗散能量和降低冲击属性达到卸压目的；煤层强度、钻孔直径和间距是卸压效果的主要影响因素；通过确定煤体中电磁波吸收系数能够良好地反映出钻孔区域的卸压效果，是一种有效的检验技术手段。

［关键词］

大直径钻孔；卸压机理；效果检验；电磁波CT ；吸收系数

［中图分类号］TD324.2

［文献标识码］A

［文章编号］1006-6225（2018）04-0077-04Study of Pressure Ｒelief with Large Diameter Drilling Hole and Ｒesults Verified

QIN Zi-han 1，

2

（1.Coal Mining ＆Designing Department ，Tiandi Science ＆Technology Co.，Ltd.，Beijing 100013，China ；

2.Mining Institute ，China Coal Ｒesearch Institute ，Beijing 100013，China ）

Abstract ：Large diameter drilling hole was one of the main method to rock burst prevention ，pressure relief verified technology was contributed to construction parameters design and optimization.From some view of coal body strain ，energy and impact tendency ，pres-sure relief with large diameter drilling hole was analyzed ，from construction view ，the main influence factors were also rge diameter pressure relief results was detected regional by electromagnetic wave CT.The results showed that pressure relief aim could be arrived by pressure adjustment ，energy dissipation and reduce impact property.Coal seam strength ，diameter and interval were all the main influence factors ，pressure relief could be reflected by electromagnetic wave absorption coefficient determination in coal seam ，and it is an effectively inspection technique.

Key words ：large diameter drilling hole ；pressure relief ；results verified ；electromagnetic wave CT ；absorption coefficient

［收稿日期］2018－04－17

［DOI ］10.13532/11－3677/td.2018.04.018［基金项目］国家重点研发计划（2016YFC0801403，2017YFC0804204）；国家自然科学基金项目（51574149）［作者简介］秦子晗(1983－)，男，河北衡水人，副研究员，主要从事煤矿冲击地压理论与防治技术研究。［引用格式］秦子晗.大直径钻孔卸压机理及效果检验技术研究［J ］．煤矿开采，2018，23（4）：77－80.

煤层大直径钻孔是冲击地压灾害的主要防治手段之一，它通过在煤层施工直径不小于95mm 的钻孔，实现破坏和软化煤体的作用，从而降低或转移

煤体内的集中高应力

［1－2］

。由于大直径钻孔卸压工艺简单易操作，目前已成为防治冲击地压的主流方

法。针对大直径钻孔的参数研究也有诸多文献，但对于大直径钻孔的卸压效果，还缺乏有效且直观的检测方法。目前应用最多的为钻屑法检测，该方法存在检测范围有限、施工工程量大且受施工人员影响等问题。因此，本文拟通过对钻孔卸压机理及影响因素分析，采用电磁波CT 局部探测的地球物理方法，实现煤体的钻孔卸压效果检验。1

大直径钻孔卸压原理

关于煤层大直径钻孔冲击地压防治的卸压机理的研究较多，通过总结和分析，其卸压原理表现在

以下3个方面：

(1)调节应力分布

大直径钻孔施工后，钻

孔周围应力重新分布，其分布特征与钻孔围岩破坏变形情况密切相关。根据极限平衡理论，钻孔周边围岩受集中应力影响发生破坏，应力峰值随之向外转移，当某个位置内的支承力与破坏区的压力相平

衡时，应力峰值便不再向外移动［3］

。此时，钻孔围岩各应力区域相对稳定，而在钻孔塑性区和破裂

区，围岩内应力呈降低状态，从而起到卸压作用。稳定后钻孔围岩应力分布形式如图1所示。

(2)能量耗散

根据能量耗散理论，煤岩体

在外力作用下发生的变形破坏其实是内部存储的弹

性能量在耗散过程中的一种失稳现象［4］

。冲击地压本质上是煤岩体内的大量弹性应变能在特定条件下剧烈释放的结果，而煤岩体内施工的大直径钻孔及孔壁围岩的破坏活动都会耗散其中的弹性应变

7

7第23卷第4期（总第143期）

2018年8月煤矿开采

COAL MINING TECHNOLOGY

Vol.23No.4（Series No.143）

August

2018