[發明專利]一種煤礦局部沖擊地壓防治裝置

在審

• 申請號: 202110931145.3
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113803067A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 孫德全;梁開華;魯孟勝;李楊;蘇懷瑞;曲澤良;潘偉輝
• 申請（專利權）人: 山東省煤田地質規劃勘察研究院
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F17/18
• 代理公司: 濟南尚本知識產權代理事務所(普通合伙) 37307
• 代理人: 張曉瑾

本發明公開了一種煤礦局部沖擊地壓防治裝置，主要涉及防治裝置技術領域，包括鉆機本體，還包括探測器和控制平臺，探測器可拆卸的設置在鉆機本體上，探測器用于查明在地下開采的深部或巷道工作面區域構造應力帶的范圍和程度并建立內部應變感測模型；控制平臺包括理論計算模塊、數值模擬模塊、數據記錄模塊、有限分析模塊和控制模塊。本發明形成了集地下開采的深部或巷道工作面掃描檢測、數據計算、數據模擬、數據分析反演和鉆孔卸壓為一體的綜合性煤礦局部沖擊地壓防治裝置，使得鉆孔卸壓前期準備工作充足，鉆孔卸壓后期成功率大幅度提高，危險性大大降低，其潛在的社會、經濟效益巨大，應用前景廣泛。

技術領域

本發明涉及一種防治裝置，尤其是一種煤礦局部沖擊地壓防治裝置。

背景技術

煤礦沖擊地壓是煤礦井下巷道、煤柱和采掘工作面等煤巖體突然迅猛破壞而造成的一種動力災害。進入21世紀以后，隨著我國煤礦開采深度的不斷增加和開采強度的加大，沖擊地壓災害發生的頻率和強度也在明顯增加，沖擊地壓礦井數量顯著增多，沖擊地壓已經成為威脅煤礦安全的主要動力災害之一。

作為沖擊地壓的解危措施，鉆孔卸壓在多個國家被普遍認為是最簡單實用的卸壓方法，尤其是在礦山應用較為普遍的煤層大直徑鉆孔卸壓方法，大直徑鉆孔卸壓技術的設計理論是通過開挖大直徑鉆孔的方法在巷道周圍煤體深部形成一個煤體強度弱化區或弱化帶，為煤體在應力釋放過程中產生的膨脹變形提供一個補償空間，并且使支承壓力峰值向巷道圍巖深處有效地轉移，從而使巷道圍巖變形減小,巷道支承壓力減低。

但該方法因需要在井下施工，非常不利于觀察，對施工設備要求高，施工難度大，因此就需要在進行井下施工前進行理論分析、數值模擬、分析，以期得出最佳實施方案再由鉆孔設備進行鉆孔卸壓，而現有鉆孔設備在前期準備工作階段有所欠缺，在實施時容易出現無法預見的突發狀況，無法達成良好的沖擊地壓防治效果。

發明內容

本發明提供了一種煤礦局部沖擊地壓防治裝置，解決了現有技術中的缺乏集檢測、數據模擬、數據分析和鉆孔卸壓為一體的綜合性煤礦局部沖擊地壓防治裝置的問題。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：包括鉆機本體，還包括探測器和控制平臺，探測器可拆卸的設置在鉆機本體上，探測器用于查明在地下開采的深部或巷道工作面區域構造應力帶的范圍和程度并建立內部應變感測模型；

控制平臺包括：理論計算模塊，理論計算模塊根據探測器傳導的數據以及內部應變感測模型得出地下開采的深部或巷道工作面地質條件下卸壓鉆孔參數的合理范圍；

數值模擬模塊，數值模擬模塊從應力及能量角度出發，分析驗證理論計算模塊的計算結果，確定現場施工方案，得出鉆孔直徑、鉆孔間距、煤體所受壓力和卸壓效果的對應關系；

數據記錄模塊，數據記錄模塊設在鉆機本體上，數據記錄模塊在鉆機本體卸壓鉆孔時記錄每米鉆孔的鉆屑量、高壓特征和突發情況；

有限分析模塊，有限分析模塊通過數據記錄模塊記錄的數據對以現場實測礦壓顯現規律作為已知特征值，反演巖體力學參數，分析深部巷道鉆孔卸壓機理，提出以應力轉移效果及圍巖變形控制效果作為卸壓效果的直接評價指標，為再次卸壓鉆孔找準關鍵參數打好基礎；

控制模塊，控制模塊和理論計算模塊、數值模擬模塊、數據記錄模塊和有限分析模塊信號連接，控制模塊和鉆機本體遠程信號連接，且用于控制鉆機本體的工作。

為了更好的實現探測，得到有效數據，探測器包括檢測模塊和行走模塊，檢測模塊以鉆孔卸壓原理及分布式光纖傳感技術為基礎，掃描地下開采的深部或巷道工作面區域，建立卸壓鉆孔周邊煤體內部應變感測模型，行走模塊采用履帶行走結構。

為了使卸壓鉆孔達到更好的效果，鉆機本體為可遠距離操縱的鉆機，鉆機本體在地下開采的深部或巷道工作面區域的鉆孔直徑≥95mm，鉆機本體在地下開采的深部或巷道工作面區域的鉆孔間距≤10m。