[發明專利]一種基于巖石定向水壓致裂技術快速掘進超大斷面硐室的施工方法

在審

• 申請號: 202011070338.6
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112096429A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 王騰;王正超;張輝;付小敏;王中亮;劉海泉;李林;張哲其
• 申請（專利權）人: 通用技術集團工程設計有限公司
• 主分類號: E21D13/00
• 分類號: E21D13/00;E21D13/02;E21B43/26
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

本發明涉及礦山工程技術領域，特別涉及一種基于巖石定向水壓致裂技術快速掘進超大斷面硐室的施工方法，按照水壓致裂和綜合機械化掘進施工循環交替作業進行快速掘進。本發明的有益效果為，結合巖石定向水壓致裂技術和綜合機械化掘進一體化系統，改變傳統小斷面擴刷成大斷面或光面爆破的施工工藝，在安全系數和掘進效率方面得到明顯提高，有效降低掘進面粉塵干擾，也對研究超大斷面密集硐室群低擾動施工方法起著重要的基礎作用。

技術領域

本發明涉及礦山工程技術領域，特別涉及一種基于巖石定向水壓致裂技術快速掘進超大斷面硐室的施工方法。

背景技術

煤礦裝備大型化已成近年來的普遍發展趨勢，為之服務的超大斷面硐室群的建設工程也越來越多。超大斷面密集硐室群具有硐室斷面大、布置密集、服務年限長等特點，周邊巷道位置錯綜復雜、地應力高、可能受斷層或褶曲等不良地質條件影響，硐室群圍巖變形破壞問題十分嚴重。硐室群圍巖在施工過程中受到反復擾動，嚴重影響硐室群的施工進度和后期運行的安全穩定，其中超大斷面硐室的掘進施工是井巷工程中的一大難題，目前超大硐室掘進多采用小斷面擴刷成大斷面或光面爆破等施工方法，但上述方法施工速度較慢，且掘進面粉塵量大，對堅硬巖層、掘進工程量較大的密集硐室群掘進效率低，工人受粉塵影響大。

為提高超大斷面密集硐室掘進效率、研究超大斷面密集硐室合理的開挖方式，本發明以煤矸分離系統中煤矸篩分轉運、淺槽排矸等超大斷面硐室為工程實例，結合當前先進的煤巖綜掘全套裝備技術和成熟的巖石定向水壓致裂技術，提出一種基于巖石定向水壓致裂技術快速掘進超大斷面硐室的施工方法，該方法通過巖石定向水壓致裂技術，可以弱化圍巖強度，有效提高井下超大斷面硐室掘進施工效率，降低掘進工作面粉塵量，為研究超大斷面密集硐室群低擾動施工方法奠定了基礎。

發明內容

本發明為了彌補現有技術中煤礦超大斷面密集硐室掘進安全系數低、施工效率低、受粉塵干擾大的不足，提供了一種基于巖石定向水壓致裂技術快速掘進超大斷面硐室的施工方法。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種基于巖石定向水壓致裂技術快速掘進超大斷面硐室的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，向掘進斷面巖體上施工裂縫發育監測孔和致裂孔至預定位置，并將割縫鉆頭送至設定位置；

S2，通過鉆桿向割縫鉆頭輸入高壓水進行切割形成預制裂縫，停止注水，然后快速后退至設定第二個預制裂縫位置，輸入高壓水進行切割形成裂縫，重復以上步驟直至達到所需的預制裂縫數量；

S3，退出鉆桿，用專用封孔器封孔，同時向施工完成的監測孔內安裝壓力傳感器，并用專用封堵器封堵；在水壓致裂掘進工作面安裝好攝像頭和微震探頭，借助遠程微震監測系統實時監測工作面情況；借助測控儀器調整好設定的注水壓力和注水量，向致裂孔內注入高壓水，使預制裂縫發育擴展；

S4，根據監測孔內安裝的壓力傳感器度數判斷該處圍巖裂隙發育程度；

S5，硐室斷面巖石水壓致裂施工完成后，利用綜掘、排矸、支護一體化系統進行施工，一次成形；

S6，掘進支護完成后繼續水壓致裂工序，按以上步驟進行循環作業。

進一步地，為了更好的實現本發明，所述S2具體為，敷設高壓水管，與鉆桿連接，通過鉆桿向割縫鉆頭輸入高壓水進行切割3~5分鐘，停止注水，旋轉鉆桿90°，繼續切割3~5分鐘，形成“十字花”預制裂縫；然后快速后退至設定下一個預制裂縫位置，輸入高壓水進行切割，重復以上步驟直至達到所需的預制裂縫數量。

進一步地，為了更好的實現本發明，所述預制裂縫的深度為100mm。