卸压法是高应力、强采动巷道围岩控制的有效手段。 经过多年的研究与实践,已形成了包括巷道布置法、巷道围岩近场卸压法及远场卸压法在内的巷道围 岩卸压技术体系。 将巷道布置在应力降低区是首选的、最有效的卸压法,可根据具体条件将巷道布置在采空区下方、上方、边缘及采空区内。
巷道围岩近场卸压主要有切缝、钻孔、爆破及掘卸压巷等方法,通过在浅部围岩形成一定的变形空间,减小围岩向巷道空间的位移,同时将浅部围岩高应力转移到深部,使更大范围的围岩承载。
巷道围岩远场卸压法主要采用 深孔爆破、水力压裂等方法,通过切断或弱化顶板减小工作面采动应力对巷道围岩变形与破坏的影响。 这些方法已经不同程度地应用于煤矿井下,多个矿区取得较好的围岩控制效果。 特别是水力压裂技术,近年来得到比较广泛的应用,成为采煤工作面坚硬顶板弱化、强采动巷道围岩卸压的有效措施。
尽管巷道围岩卸压理论与技术取得了长足发展,也解决了很多巷道围岩控制难题,但随着煤矿开采深度、强度不断增加,对卸压技术提出更高的要求,还需继续研究与实践。 主要包括以下方面:
1) 研发巷道卸压技术实验室模拟试验平台,试验研究不同卸压方式,特别是爆破、水力压裂等对围岩弱化及应力转移的作用。
2) 进一步研究不同卸压法的卸压机理。 如对于水力压裂技术,裂缝扩展形态非常复杂,且受多种因素影响。 应进一步研究水力压裂裂缝开启、扩展规律,及岩层强度、结构、渗透性及地应力等参数对裂缝扩展的影响。 从时间和空间上深入研究水力压裂对高应力、强采动巷道围岩应力转移和调控的机理。
3) 进一步研究不同卸压法的适应条件。 不同的卸压法适用于不同的巷道条件。 井下实践中发现,有些卸压法在一定条件下效果良好,但巷道围岩地质条件发生变化后,卸压效果就会变差。 有的卸压法在实施初期卸压效果明显,但随着时间的推移,卸压作用越来不明显。 应从时间和空间上进一步深入研究各种卸压法的适应性。
4) 目前,各种卸压法方案与参数设计主要依靠经验,还处于定性设计阶段。 应在深入研究各种卸压法卸压机理的基础上,进一步提高卸压法设计的科学性、合理性和准确性,逐步实现卸压参数的定量化设计。
5) 各种卸压法不同程度地存在施工工艺复杂、施工速度低等问题。 应进一步优化施工工艺,开发自动化、智能化卸压施工机具与设备,减少现场作业人员,提高卸压施工速度、效率与效果。
6) 卸压效果的分析评价还存在很多问题。 如对于水力压裂技术,目前还没有准确监测裂缝起裂、扩展的仪器,急需开发裂缝扩展方向、路径、开度等裂缝参数的监测方法及设备,以便能够准确评价水力压裂效果。
7) 目前还很少有卸压法的相关标准与规范,卸压方案与参数设计、施工、监测、效果评价等没有统一的规定,不利于井下推广应用和施工标准化、规范化,应加快卸压法标准与规范的制订。
8) 不断探索新的卸压法,扩大卸压法的应用范围。 如针对受水影响明显的岩层,可研发应用无水压裂技术,包括超临界 CO2 、N2等气体压裂技术。
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