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申请/专利权人：中国矿业大学;山煤国际能源集团股份有限公司

摘要：本发明公开了小煤柱开采远场覆岩深度弱化转移采动应力方法，属于煤矿巷道围岩控制技术领域，包括以下步骤：查明“应力拱”和“裂断拱”的特征参数以及“应力拱”范围内的关键层位置；确定沿空掘巷位置，将沿空掘巷整体布置于“裂断拱”内；在“应力拱”及“断裂拱”范围内覆岩适时动态布置空间立体交错式的水力压裂钻孔和深孔爆破钻孔；沿空掘巷远场覆岩“应力拱”与“断裂拱”范围内关键层“水力压裂‑深孔爆破”复合深度弱化施工；根据监测结果动态调整“水力压裂‑深孔爆破”复合深度弱化施工参数；本发明能够显著增大覆岩顶板裂隙密度和裂隙范围，有效破坏覆岩坚硬顶板完整性和应力传递属性，增强顶板弱化程度和采动应力转移效果。

主权项：1.小煤柱开采远场覆岩深度弱化转移采动应力方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、查明工作面覆岩“应力拱”和“裂断拱”的几何结构特征参数以及“应力拱”范围内的关键层位置；S2、确定沿空掘巷位置，将沿空掘巷整体布置于“裂断拱”内，小煤柱尺寸按照满足采空区水、火、瓦斯安全问题以及巷道煤柱稳定性与锚固可靠性的最低要求选择，且煤柱尺寸W与巷道断面宽度B之和应不超过“断裂拱”拱脚到煤壁距离D2，即W+B≤D2；S3、沿空掘巷贯通后，在巷道内向顶板上方“应力拱”及“断裂拱”范围内覆岩适时动态布置空间立体交错式的水力压裂钻孔和深孔爆破钻孔；S4、沿空掘巷远场覆岩“应力拱”与“断裂拱”范围内关键层“水力压裂-深孔爆破”复合深度弱化施工，分为两个阶段实施，施工应在工作面距离施工钻孔不小于150m前完成；S5、进行沿空掘巷围岩采动应力转移效果实时监测，根据监测结果动态调整“水力压裂-深孔爆破”复合深度弱化施工参数；所述S1包括以下步骤：S101、三维精细化数值模拟：基于工作面的基础工程信息数据，利用离散元软件3DEC建立工作面回采三维精细化数值模型；数值模型块体单元尺寸不超过0.5m，块体的初始力学参数以及节理力学参数根据实验室测试结果选取；数值模型计算平衡之后，提取工作面顶板周期垮落步距Sm，并将该值与现场实测的周期垮落步距S0进行对比；若0.9S0Sm1.1S0，表明数值模拟结果能够较好地吻合现场实测结果；若Sm1.1S0，降低模型块体以及节理力学参数后重新计算；若Sm0.8S0，提高模型块体以及节理力学参数后重新计算；直至数值模拟顶板周期垮落步距Sm满足0.9S0Sm1.1S0；S102、识别“应力拱”和“裂断拱”空间几何结构形态：根据三维数值模拟结果，在模型中均匀设置一系列水平测线，水平测线间距、排距均不超过1m；提取每条水平测线上的垂直应力以及节理面相对位移数据，根据数值确定垂直应力峰值位置以及节理面相对零位移点，将所有测线上的垂直应力峰值位置相连即可得到“应力拱”几何结构形态，将所有测线上的节理面相对零位移点相连即可得到“断裂拱”几何结构形态；据此，计算“应力拱”和“裂断拱”的拱脚距煤壁距离D1、D2以及拱高度H1、H2；S103、确定“应力拱”高度范围内关键层层位：根据工作面煤岩地层钻孔资料，利用关键层理论判定计算“应力拱”高度范围内覆岩关键层位置，自下而上依次为K1、K2…Kn。

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