[發明專利]一種沖擊地壓防治方法

有效

• 申請號: 202011573213.5
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112664227B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 王雁冰;陳劍雷;潘長春;張航;張瑤瑤;王寶珠
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）;安徽理工大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21F17/00
• 代理公司: 北京科衡知識產權代理有限公司 11928
• 代理人: 王淑靜

本申請實施例公開一種沖擊地壓防治方法，涉及礦山技術領域。為降低支護結構受到的沖擊地壓，提高支護結構抵抗沖擊地壓的能力而發明。所述沖擊地壓防治方法包括：通過超聲波發射器產生高頻交流電信號，從而驅動超聲波換能器產生超聲波；使超聲波在抵達目標巖石時與該巖石的共振頻率一致，引發該巖石發生共振現象；利用目標巖石的共振現象在巷道周圍形成含有大量裂隙的碎裂巖石圈；利用在巷道周邊形成的所述破碎巖石圈緩沖與吸收沖擊地壓傳遞的部分能量。適用于煤礦的巷道支護。

技術領域

本申請涉及礦山技術領域。尤其涉及一種沖擊地壓防治方法。

背景技術

在地下開采的深部或構造應力很高的區域，有時會發生沖擊地壓，沖擊地壓也稱巖爆，是因臨空巖石積聚的應變能突然而猛烈地全部釋放，致使巖石發生像爆炸一樣的脆性斷裂并產生氣浪沖擊的一種現象，目前常見適用的支護結構包括錨帶網支護、棚架等結構，但是這些支護結構僅可以滿足巷道正常狀態下的支護需求，難以抵抗沖擊地壓(巖爆)產生的短時的強沖擊荷載，往往造成事故和人員傷亡。

發明內容

有鑒于此，本申請實施例提供一種沖擊地壓防治方法，可以降低支護結構受到的沖擊地壓，提高支護結構抵抗沖擊地壓的能力。

為達到上述目的，本申請的實施例采用如下技術方案：

本申請實施例提供一種沖擊地壓防治方法，包括：將超聲波發射器專用放置裝置支設于巷道內；將超聲波發射器放置在專用放置裝置上，并通過超聲波換能器與巷道內壁契合；通過超聲波發射器產生高頻交流電信號，從而驅動超聲波換能器產生超聲波；使超聲波在抵達目標巖石時與該巖石的共振頻率一致；利用激勵，即作用于目標巖石的波的頻率與目標巖石的共振頻率一致，引發該巖石發生共振現象；通過持續目標巖石的共振現象，使目標巖石承受循環載荷；利用循環荷載的不斷作用，使目標巖石在疲勞累積損傷下發生破碎，形成含有大量裂隙的碎裂巖石圈；利用在巷道周邊形成的所述破碎巖石圈緩沖與吸收沖擊地壓傳遞的部分能量。

根據本申請實施例的一具體實現方式，通過持續目標巖石的共振現象，使目標巖石承受循環載荷包括：通過累計不斷的發射超聲波，持續目標巖石的共振現象；使用地質雷達探測破碎帶的產生，直至目標巖石的破碎滿足要求，停止發射超聲波。

根據本申請實施例的一具體實現方式，使超聲波在抵達目標巖石時與該巖石的共振頻率一致包括：通過超深鉆探探測出地層的巖性；將所取得地層的巖性的相關參數傳送到計算機的數值模擬軟件中，基于所述巖性的相關參數，構建出地層的數值模型，通過數值模擬的方法分析出波在地層中的傳導和遞減規律，由此反演出波在現場地層中的傳導和遞減規律；根據地層的巖性以及得到的波的傳導和遞減規律，在數值模擬軟件中，依次向地層中發射不同頻率的波，由此得到一個衰減到目標巖石是其頻率剛好為該巖石的共振頻率的波，即超聲波的初始頻率；將高頻波占比較高，低頻波占比較低的超聲波輸入巖石；利用波在巖石中繼續傳播時高頻波比低頻波遞減的快的特性，使其在抵達目標巖石時低頻波占據主導地位；其中，占據主導地位的低頻波中包含與巖石發生共振所需頻率的第一低頻波。

根據本申請實施例的一具體實現方式，通過超深鉆探探測出地層的相關巖性包括：通過超深鉆探探取長度深于目標巖石所處位置的巖樣；測試巖樣的物理力學性質及其中結構面的產狀；同時通過使用固有頻率測試儀對巖樣進行測試，得出目標巖石的固有頻率即共振頻率。

根據本申請實施例的一具體實現方式，持續一個固定時間后，使用地質雷達探測破碎帶的產生，直至目標巖石的破碎滿足要求，停止發射超聲波包括：取出超深鉆探探取的完整巖樣，對目標巖石施加其共振頻率使該巖石破碎；記錄目標巖石在其共振頻率下破碎的時間；在巷道內使用地質雷達檢測巷道外目標巖石的破碎情況；當地質雷達檢測到破碎帶形成情況良好后，停止發射超聲波。