专利摘要
一种近距离上覆残留煤柱卸压方法，包括以下步骤:取样后在实验室制作标准试件，确定煤柱内受一次采动影响形成的破碎区的宽度X1和煤柱受二次采动影响形成的破碎区的宽度X2：现场在下伏煤层巷道靠近煤柱一侧巷帮向上钻孔，在钻孔内填入炸药进行爆破，煤柱剩余部分横断面形状近似平行四边形，利用平行四边形的不稳定性质，其在顶板集中荷载作用下进一步破坏，整个煤柱失去应力传递能力，进而实现卸压，保证采煤工作面在低应力状态下回采。本发明原理科学、设计合理，采用理论联系实际的操作方式，具有针对性强，操作方便，效率高，安全可靠性强，泄压效果好的优点。
权利要求
1.一种近距离上覆残留煤柱卸压方法，其特征在于：包括以下步骤，
（一）通过钻孔取样，在现场采集上覆煤层煤柱的煤样；
（二）将步骤（一）取得的煤样在实验室加工成标准试件，进行变角剪切实验，测出煤样的煤层内聚力
（三）根据测得的煤样内聚力C及内摩擦角
式中：
（四）根据步骤（三）计算获得的煤柱内受一次采动影响破碎区（6）的宽度X
式中：
（五）由下伏煤层巷道（2）靠近煤柱一侧巷帮向上钻取第一钻孔（7），使第一钻孔（7）与水平方向夹角呈
（六）由下伏煤层巷道（2）靠近煤柱一侧巷帮向上钻取第二钻孔（8），使第二钻孔（8）与水平方向夹角呈
（七）向第一钻孔（7）上覆煤柱段和第二钻孔（8）上覆煤柱段置入煤矿许用炸药，并用水炮泥封堵第一钻孔（7）和第二钻孔（8）；
（八）引爆第一钻孔（7）和第二钻孔（8）内煤矿许用炸药，将煤柱受二次采动影响破碎区（3）、煤柱受二次采动影响侧需崩落分离部分、煤柱受一次采动影响侧需崩落分离部分（5）和煤柱受一次采动影响破碎区（6）崩落至采空区，与煤柱剩余部分（9）分离；
（九）煤柱剩余部分（9）横断面形状近似平行四边形，利用平行四边形的不稳定性质，其在顶板集中荷载作用下进一步破坏，整个煤柱失去应力传递能力，进而实现卸压，保证采煤工作面（1）在低应力状态下回采；
所述步骤（五）中，第一钻孔（7）终孔位置（10）至采空区边缘的距离W
所述步骤（六）中，第二钻孔（8）由回采工作面（1）顶板岩层进入上覆煤柱交界面所在位置（11）至采空区边缘的距离W
2.根据权利要求1所述的一种近距离上覆残留煤柱卸压方法，其特征在于：所述步骤（五）中，第一钻孔（7）与水平方向夹角30°≤
3.根据权利要求1所述的一种近距离上覆残留煤柱卸压方法，其特征在于：所述步骤（六）中，第二钻孔（8）与水平方向夹角
4.根据权利要求1所述的一种近距离上覆残留煤柱卸压方法，其特征在于：所述步骤（七）中置入煤矿许用炸药的长度为第一钻孔（7）在煤柱内的长度L1和第二钻孔（8）在煤柱内的长度L2。
5.根据权利要求1所述的一种近距离上覆残留煤柱卸压方法，其特征在于：所述步骤（七）中用水炮泥对第一钻孔（7）和第二钻孔（8）封堵长度大于2m。
6.根据权利要求1所述的一种近距离上覆残留煤柱卸压方法，其特征在于：所述步骤（九）中煤柱剩余部分（9）横断面的上边长W3与下边长W4之比为
说明书
技术领域
本发明属于煤矿安全开采领域，具体涉及一种近距离上覆残留煤柱卸压方法。
背景技术
矿井煤炭资源开采过程中，煤层数多于两层时，采用下行式开采，即：先开采上部煤层，然后依次开采下部煤层。上部煤层开采中，由于安全生产需要，必须留设各种用途的煤柱，上覆煤层开采完之后，这些煤柱分布于采空区不同位置，未破坏的煤柱在顶板压力作用下形成应力集中，将有效传递至底板，如果距相邻下伏煤层距离小于20m，属于近距离煤层，在开采下伏煤层时，上覆煤柱形成的集中应力会造成下伏煤层在高应力状态下生产，发生片帮、冒顶、压架、冲击矿压等矿压显现，存在极大安全隐患，严重影响煤矿安全高效生产。
上覆残留煤柱卸压方法公开的文献有：2019年9月国家知识产权局公开的发明专利“一种遗留煤柱的切角破坏方法”，申请号201910443558.X，通过对煤柱切角破坏，直至剩余煤柱在矿山压力作用下发生剪切破坏。但该方法适用于煤柱宽度较小的情况；2019年8月国家知识产权局公布的发明专利“一种弱化遗留煤柱潜在破坏面的煤柱破坏”，申请号20191044 3568.3，通过在煤柱潜在破坏面位置施工钻孔，使煤柱在矿山压力作用下沿钻孔位置所在层面发生剪切破坏，从而实现煤柱卸压。但这种方法适用于宽高比小于1的煤柱，宽高比较大时，卸压效果甚微。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种适用于煤柱宽高比较大、方便操作、泄压效果好的近距离上覆残留煤柱卸压方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种近距离上覆残留煤柱卸压方法，包括以下步骤，
（一）通过钻孔取样，在现场采集上覆煤层煤柱的煤样；
（二）将步骤（一）取得的煤样在实验室加工成标准试件，进行变角剪切实验，测出煤样的煤层内聚力
（三）根据步骤（二）测得的煤样内聚力C及内摩擦角 ，确定煤柱内受一次采动影响形成的破碎区的宽度X1：
式中：
（四）根据步骤（三）计算获得的煤柱内受一次采动影响破碎区的宽度X1，确定煤柱受二次采动影响形成的破碎区的宽度X2：
式子： 为破碎区系数，取1.5-3；
（五）由下伏煤层巷道靠近煤柱一侧巷帮向上钻取第一钻孔，使第一钻孔与水平方向夹角呈 ；
（六）由下伏煤层巷道靠近煤柱一侧巷帮向上钻取第二钻孔，使第二钻孔与水平方向夹角呈 ；
（七）向第一钻孔上覆煤柱段和第二钻孔上覆煤柱段置入煤矿许用炸药，并用水炮泥封堵第一钻孔和第二钻孔；
（八）引爆第一钻孔和第二钻孔内煤矿许用炸药，将煤柱受二次采动影响破碎区、煤柱受二次采动影响侧需崩落分离部分、煤柱受一次采动影响侧需崩落分离部分和煤柱受一次采动影响破碎区崩落至采空区，与煤柱剩余部分分离；
（九）煤柱剩余部分横断面形状近似平行四边形，利用平行四边形的不稳定性质，其在顶板集中荷载作用下进一步破坏，整个煤柱失去应力传递能力，进而实现卸压，保证采煤工作面在低应力状态下回采。
所述步骤（五）中，第一钻孔终孔位置至采空区边缘的距离W1=X1+1。
所述步骤（五）中，第一钻孔与水平方向夹角30°≤ ≤50°。
所述步骤（六）中，第二钻孔由回采工作面顶板岩层进入上覆煤柱交界面所在位置至采空区边缘的距离W2=X2+1。
所述步骤（六）中，第二钻孔与水平方向夹角 ≤55°。
所述步骤（七）中置入煤矿许用炸药的长度为第一钻孔在煤柱内的长度L1和第二钻孔在煤柱内的长度L2。
所述步骤（七）中用水炮泥对第一钻孔和第二钻孔封堵长度大于2m。
所述步骤（九）中煤柱剩余部分横断面的上边长W3与下边长W4之比为 。
采用上述技术方案，本发明先在现场取样后在实验室内通过公式计算确定钻孔位置，然后在现场采用爆破的方式，将残留宽煤柱两侧煤体崩落，煤柱剩余部分横断面呈近似平行四边形，该部分煤体强度受爆破弱化，并利用平行四边形的不稳定性，在顶板压力的作用下进一步破坏倒塌，进而实现卸压之目的。本发明原理科学、设计合理，采用理论联系实际的操作方式，具有针对性强，操作方便，效率高，安全可靠性强，泄压效果好的优点。
附图说明
图1是残留煤柱与下层煤及巷道关系示意图；
图2是图1中残留煤柱的放大图；
图中附图标记分别为：1-下伏煤层回采工作面；2-下伏煤层巷道；3-煤柱受二次采动影响破碎区；4-煤柱受二次采动影响侧需崩落分离部分；5-煤柱受一次采动影响侧需崩落分离部分；6-煤柱受一次采动影响破碎区；7-第一钻孔；8-第二钻孔；9-煤柱剩余部分；10-第一钻孔终孔位置；11-第二钻孔由回采工作面顶板岩层进入上覆煤柱交界面所在位置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明的一种近距离上覆残留煤柱卸压方法，包括以下步骤，
（一）通过钻孔取样，在现场采集上覆煤层煤柱的煤样；
（二）将步骤（一）取得的煤样在实验室加工成标准试件，进行变角剪切实验，测出煤样的煤层内聚力
（三）根据步骤（二）测得的煤样内聚力C及内摩擦角 ，确定煤柱内受一次采动影响形成的破碎区6的宽度X1：
式中：
（四）根据步骤（三）计算获得的煤柱内受一次采动影响破碎区6的宽度X1，确定煤柱受二次采动影响形成的破碎区3的宽度X2：
式子： 为破碎区系数，取1.5-3；
（五）由下伏煤层巷道2靠近煤柱一侧巷帮向上钻取第一钻孔7，使第一钻孔7与水平方向夹角呈 ；
（六）由下伏煤层巷道2靠近煤柱一侧巷帮向上钻取第二钻孔8，使第二钻孔8与水平方向夹角呈 ；
（七）向第一钻孔7上覆煤柱段和第二钻孔8上覆煤柱段置入煤矿许用炸药，并用水炮泥封堵第一钻孔7和第二钻孔8；
（八）引爆第一钻孔7和第二钻孔8内煤矿许用炸药，将煤柱受二次采动影响破碎区3、煤柱受二次采动影响侧需崩落分离部分、煤柱受一次采动影响侧需崩落分离部分5和煤柱受一次采动影响破碎区6崩落至采空区，与煤柱剩余部分9分离；
（九）煤柱剩余部分9横断面形状近似平行四边形，利用平行四边形的不稳定性质，其在顶板集中荷载作用下进一步破坏，整个煤柱失去应力传递能力，进而实现卸压，保证采煤工作面1在低应力状态下回采。
所述步骤（五）中，第一钻孔7终孔位置10至采空区边缘的距离W1=X1+1。
所述步骤（五）中，第一钻孔7与水平方向夹角30°≤ ≤50°。
所述步骤（六）中，第二钻孔8由回采工作面1顶板岩层进入上覆煤柱交界面所在位置11至采空区边缘的距离W2=X2+1。
所述步骤（六）中，第二钻孔8与水平方向夹角 ≤55°。
所述步骤（七）中置入煤矿许用炸药的长度为第一钻孔7在煤柱内的长度L1和第二钻孔8在煤柱内的长度L2。
所述步骤（七）中用水炮泥对第一钻孔7和第二钻孔8封堵长度大于2m。
所述步骤（九）中煤柱剩余部分9横断面的上边长W3与下边长W4之比为 。
下面为针对某个煤矿进行实际操作的具体实例：
某煤矿2.3号煤层内残留煤柱宽度为16m，高度为4.57m，下伏4号煤层厚度3.05m，2.3号煤层与4号煤层间距10m，属于近距离煤层，上覆残留煤柱右侧边缘与下伏煤层左侧帮之间的距离为10m。
（一）通过钻孔取样，在现场采集上覆煤层的煤样5块；
（二）将步骤（一）取得的煤样在实验室加工成6个标准试件，进行变角剪切实验，测得煤样内聚力 ,煤层内摩擦角 ；
（三）根据步骤（二）测得的煤样内聚力C及内摩擦角 ，确定煤柱内受一次采动影响形成的破碎区6的宽度X1：
其中：上覆煤柱高度
（四）根据步骤（三）计算获得的煤柱内受一次采动影响破碎区6的宽度X1，确定煤柱受二次采动影响形成的破碎区3的宽度X2：
由于煤层强度较低，式中 取3；
（五）由下伏煤层巷道2靠近煤柱一侧巷道顶角处向上钻取第一钻孔7，使第一钻孔7与水平方向夹角呈 ，符合第一钻孔7与水平方向夹角30°≤ ≤50°的要求。
第一钻孔7终孔位置10至采空区边缘的距离W1=X1+1=1+1=2m。
（六）由下伏煤层巷道2靠近煤柱一侧巷帮，距离底板1m的位置，向上钻取第二钻孔8，使第二钻孔8与水平方向夹角呈 ，符合第二钻孔8与水平方向夹角 ≤55°要求。
第二钻孔8由回采工作面1顶板岩层进入上覆煤柱交界面所在位置11至采空区边缘的距离W2=X2+1=3+1=4m。
（七）向第一钻孔7上覆煤柱段和第二钻孔8上覆煤柱段置入煤矿许用炸药，并用水炮泥封堵第一钻孔7和第二钻孔8，置入煤矿许用炸药的长度为第一钻孔7在煤柱内的长度L1=6.14m，和第二钻孔8在煤柱内的长度L2=5.4m，用水炮泥对第一钻孔7和第二钻孔8封堵长度为3m。
（八）引爆第一钻孔7和第二钻孔8内煤矿许用炸药，将煤柱受二次采动影响破碎区3、煤柱受二次采动影响侧需崩落分离部分、煤柱受一次采动影响侧需崩落分离部分5和煤柱受一次采动影响破碎区6崩落至采空区，与煤柱剩余部分9分离。中煤柱剩余部分9横断面的上边长W3=6.91m与下边长W4=6.08m之比为1.14，符合 的要求。
（九）煤柱剩余部分9横断面形状近似平行四边形，利用平行四边形的不稳定性质，其在顶板集中荷载作用下进一步破坏，整个煤柱失去应力传递能力，进而实现卸压，下伏采煤工作面1回采过程中，在上覆残留煤柱下方未出现应力异常现象，保证了下伏工作面的安全作业。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
一种近距离上覆残留煤柱卸压方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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