[發(fā)明專利]二次卸壓防治沖擊地壓的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410086020.5
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103821516A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂有廠;代志旭;康勇;王曉川;陳建忠;王峰;高建成;仝艷軍
• 申請（專利權(quán)）人: 平頂山天安煤業(yè)股份有限公司
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及防治沖擊地壓的方法，尤其是一種適用于煤巖體二次卸壓防治沖擊地壓的方法，屬于礦山安全技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在礦山開采過程中，當(dāng)采掘空間或巷道周圍的應(yīng)力超過煤巖體的承載能力時，會出現(xiàn)煤巖體的突然動力性破壞，向采掘空間或巷道空間瞬間大量變形或彈射，并釋放大量的彈性能，這就是沖擊地壓(金屬礦山或隧道稱巖爆)。沖擊地壓威脅人類的生命安全并影響采掘工作的正常進(jìn)行，是礦山最嚴(yán)重災(zāi)害之一。

目前，治理沖擊地壓的方法主要有開采解放層、采區(qū)合理布置、煤層注水、卸壓爆破、大鉆孔、頂板斷裂爆破等，其中開采解放層和合理布置采區(qū)一旦施工不易改變，大鉆孔成本高、效果差，最常用的是煤層注水和卸壓爆破。然而，煤層注水通常耗時長、遇到斷層等地質(zhì)構(gòu)造時無法施工，單純的卸壓爆破無可避免的引起擾動，易造成人工開挖引起的沖擊地壓。因而，迫切需要一種效率高、成本低的新方法防治沖擊地壓。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種工藝簡單、操作方便、安全可靠、控制性好、效果良好的二次卸壓防治沖擊地壓的方法，其實(shí)質(zhì)是將水射流割縫與松動爆破相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，對構(gòu)造型沖擊地壓、頂板斷裂型沖擊地壓和煤體壓縮型沖擊地壓采用不同方式割縫，對煤巖體進(jìn)行初次卸壓，而后進(jìn)行松爆，利用炸藥產(chǎn)生的能量使煤巖體裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，降低煤巖體彈性應(yīng)變能，從而達(dá)到二次卸壓的目的。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種二次卸壓防治沖擊地壓的方法，其步驟包括：

1）根據(jù)煤巖體地質(zhì)狀況確定欲卸壓區(qū)域和沖擊地壓類型；

2）對欲卸壓區(qū)域施工鉆孔，根據(jù)沖擊地壓類型在鉆孔中利用水射流對煤巖體進(jìn)行割縫；

3）通過鉆孔進(jìn)行松動爆破，起爆后爆炸應(yīng)力波和爆生氣體沿著縫槽方向傳播，使煤層產(chǎn)生足夠多的裂隙，達(dá)到卸壓的目的。

進(jìn)一步地，在進(jìn)行所述割縫的前后需進(jìn)行通孔，將鉆孔中巖粉煤渣清理干凈。

進(jìn)一步地，所述割縫的具體方式為：

對構(gòu)造型沖擊地壓，采用在巷道周邊煤巖體內(nèi)沿鉆孔軸向切槽和徑向割縫相結(jié)合的割縫方式進(jìn)行施工，使巷道圍巖均勻卸壓，并形成網(wǎng)格化縫槽群；

對頂板斷裂型沖擊地壓，進(jìn)行徑向水射流割縫，使集中應(yīng)力往縫槽端部轉(zhuǎn)移，通過不同的割縫鉆孔布置方式區(qū)域卸壓；

對煤體壓縮型沖擊地壓，采用在深部煤巖體區(qū)域徑向割縫，使集中應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移，從而減小該塑性區(qū)域承壓。

進(jìn)一步地，利用水射流對煤巖體進(jìn)行割縫時，采用的高壓水壓力為25-35MPa；徑向割縫半徑為0.5-2m，徑向割縫厚度為2-4mm；軸向切槽深度為0.5-2m，軸向切槽寬度為2-4mm。

進(jìn)一步地，割縫孔（用于割縫的鉆孔）的排與排之間呈梅花形布置，每排割縫孔間距為15m-25m。

進(jìn)一步地，所述爆破的具體方法為：

a）裝藥：將藥卷及起爆雷管按照設(shè)計(jì)方案送入鉆孔，采用不耦合裝藥和正向引爆方式；

b）封孔：使用黃泥和黃沙封孔，并保證起爆系統(tǒng)完好；

c）爆破：采用電力起爆系統(tǒng)起爆，起爆后爆炸應(yīng)力波和爆生氣體沿著縫槽方向傳播，使煤層產(chǎn)生足夠多的裂隙。

進(jìn)一步地，所述封孔黃泥長度為2～4m，黃沙段長度8～12m；聚氨酯的長度為0.5～0.8m；黃沙段的PVC管1～3m一段，共5～10段。

進(jìn)一步地，所述裝藥的長度不少于2m。

本發(fā)明二次卸壓防治沖擊地壓方法的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明將水射流割縫與松動爆破相結(jié)合，能夠更好的防治沖擊地壓并提高效率，降低成本。利用水射流對煤巖體進(jìn)行割縫，通過割縫孔交錯布置可以實(shí)現(xiàn)縫槽群裂隙相互貫通，從而形成大面積裂隙場，相當(dāng)于一個構(gòu)造弱面，能屏蔽或消弱地應(yīng)力并減弱煤體彈性變形能的傳遞，從而防治沖擊地壓對巷道的破壞，克服了煤層注水無法處理斷層構(gòu)造、耗時長、效果差的缺點(diǎn)。割縫后集中應(yīng)力進(jìn)一步向巖體深部轉(zhuǎn)移，也具有卸壓效果，同時預(yù)裂縫槽的出現(xiàn)為下一步的松動爆破提供了補(bǔ)償空間，可以有效降低單純松爆壓密煤巖體并產(chǎn)生大擾動誘發(fā)沖擊的風(fēng)險。本方法中所使用水射流割縫方式由于有水的存在，可以流暢地將炮孔內(nèi)的石渣清理干凈，便于后續(xù)裝藥的進(jìn)行，鑒于射流割縫深度可以利用切割速度及壓力隨時調(diào)整，故不存在因切縫淺而影響爆破效果的問題。因此，本發(fā)明的水射流割縫松動爆破防治沖擊地壓方法成本低，效率高，效果好、卸壓范圍廣、風(fēng)險小，具有較大的應(yīng)用推廣價值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明水射流割縫松動爆破防治沖擊地壓示意圖。