钻孔卸压防治强矿压的效果分析

马成云

（同煤集团同家梁矿，山西 大同 037003）

同家梁矿8105工作面在回采过程中，回采巷道出现了强烈矿压显现。针对强烈矿压显现这一现象，设计了多种卸压方案[1-4]，采用数值模拟方案分析卸压效果，确定合理的卸压方案，降低巷道围岩应力，减轻回采巷道强烈矿压显现，保证回采巷道的稳定。

1 钻孔卸压方案设计

以5103巷为例说明钻孔卸压措施。针对5103巷，设计了3种卸压钻孔布置方案，即单排孔、双排孔和三排孔，具体钻孔布置见图1。其中孔径选择108mm，孔深为15m，孔间距为1000mm。根据初步确定的设计方案，再对钻孔间距进行优化，分别分析钻孔间距600mm、800mm和1000mm三种方案的卸压效果。采用FLAC3D数值模拟软件分别对不同排数的卸压钻孔的卸压效果进行模拟分析。

图1 三排卸压孔布置图

2 钻孔卸压效果分析

图2为巷道围岩的垂直应力分布，由图可以看出，在卸压钻孔一定范围内应力得到了释放，在未进行钻孔卸压时，巷道围岩的应力峰值为34.8MPa，单排孔时巷道围岩垂直应力峰值为33.9MPa，双排孔时巷道围岩垂直应力峰值为32.3MPa，三排孔巷道围岩垂直应力峰值为31.4MPa，随着卸压孔排数的增加，巷道围岩应力峰值略微减小。卸压钻孔不仅可以使一定区域内应力降低，还能使围岩应力向煤体深处转移，可以看出：在无卸压钻孔时，应力峰值点位于煤壁内约4m处；在有单排卸压钻孔时，应力峰值点位于煤壁内约4.5m处；在有双排卸压钻孔时，应力峰值点位于煤壁内约5m处；在有三排卸压钻孔时，应力峰值点位于煤壁内约6m处。当有三排钻孔时，煤体中的应力集中程度大大降低，峰值由34.8MPa降至31.4MPa，应力降低了9.7%，围岩向深部转移了2m，巷道围岩应力得到了释放和转移。

图2 卸压孔不同排数巷道围岩应力分布

图3为距巷道帮深度3m处应力剖面，由图可以看出在卸压钻孔一定范围内应力得到了释放，随着排数的增加，图中黑色区域逐渐减小，表明高应力的范围逐渐减小，在有三排卸压钻孔时，巷道的卸压范围较大，应力得到了充分释放。

卸压孔布置三排的效果明显优于两排孔和单排孔。在钻孔排数确定后，进一步对不同钻孔间距的卸压效果进行模拟分析。分别对钻孔间距为1000mm、800mm和600mm的三种方案进行数值模拟。图4为不同钻孔间距的巷道围岩垂直应力分布，由图可知钻孔间距为1000mm时巷道围岩垂直应力峰值为31.4MPa，钻孔间距为800mm时巷道围岩垂直应力峰值为31.8MPa，钻孔间距为600mm时巷道围岩垂直应力峰值为32.1MPa。随着钻孔间距的减小，巷道围岩应力峰值相差不大。

图3 卸压孔不同排数距巷道帮深度3m处应力剖面

图4 卸压孔不同孔间距巷道围岩应力分布(三排孔)

图5为不同卸压孔间距距巷道帮深度3m处应力分布，由图可以看出，随着钻孔间距的减小，图中深色的区域逐渐减小，表明高应力的范围逐渐减小，巷道的卸压范围增大。还可明显看出当间距为600mm时，卸压区域相互完全联通。由上述可知，钻孔间距为600mm的方案，应力卸压范围大，卸压效果较好。

图5 卸压孔间距不同距巷道帮深度3m处应力剖面

3 结论

（1）布置三排卸压孔时，煤体中的应力集中程度大大降低，峰值由34.8MPa降至31.4MPa，应力降低了9.7%，围岩向深部转移了2m，巷道围岩应力得到了释放和转移。

（2）卸压孔间距为600mm时，应力卸压范围大，较孔间距为800mm和1000mm的方案卸压效果较好。

（3）确定钻孔卸压方案为：布置3排钻孔，钻孔间距为600mm。该方案可降低巷道围岩应力，提高巷道稳定性。