[發明專利]一種基于水壓縫網原位改性硬巖切割度的巷道快掘方法

在審

• 申請號: 202210887196.5
• 申請日: 2022-07-26
• 公開（公告）號: CN115306400A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 袁成金;范勤英;謝榮;李有平;蔣偉;唐功林;王襄禹;張飛騰;趙建壯;龍軍;高波;陽偉
• 申請（專利權）人: 四川嘉陽集團有限責任公司;四川省煤田地質工程勘察設計研究院;中國礦業大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/10
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 冉劍俠

1.一種基于水壓縫網原位改性硬巖切割度的巷道快掘方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：進行現場實測，并計算水力壓裂半徑；依據水力壓裂半徑在掘進工作面上確定單組H類鉆孔點；所述單組H類鉆孔點設有三個，包括一號鉆孔點、二號鉆孔點和三號鉆孔點；其中，一號鉆孔點和二號鉆孔點均處于第一布孔線上，三號鉆孔點處于一號鉆孔點與二號鉆孔點連線的中軸線上且處于第二布孔線上；且所述第一布孔線與巷道頂板相隔第一預設距離；所述第二布孔線與巷道底板相隔第一預設距離；所述中軸線與巷道斷面中軸線重合；

步驟2：進行現場實測以獲取極限平衡區計算參數；根據極限平衡區計算參數，計算極限平衡區深度并確定鉆孔深度和鉆孔直徑；

步驟3：按照確定的鉆孔深度和鉆孔直徑在單組H類鉆孔點處鉆孔，得到壓裂孔；

步驟4：對步驟3中完成的壓裂孔進行開槽切縫；

步驟5：對開槽切縫處理后的壓裂孔進行水力封孔處理；

步驟6：采用后退式壓裂法，通過壓裂孔對待掘進巖體進行水力壓裂。

2.根據權利要求1所述的一種基于水壓縫網原位改性硬巖切割度的巷道快掘方法，其特征在于，還包括步驟7：停止水力壓裂后，按照預設作業規程處理步驟1至步驟5中產生的鉆孔廢渣及固體廢料。

3.根據權利要求2所述的一種基于水壓縫網原位改性硬巖切割度的巷道快掘方法，其特征在于，還包括步驟8：采用綜合機械化掘進機，截割待掘進巖體；并觀測記錄綜合機械化掘進機的截割巖體掘進效率和截齒損耗情況，以及掘進過程中的粉塵濃度變化。

4.根據權利要求1所述的一種基于水壓縫網原位改性硬巖切割度的巷道快掘方法，其特征在于，還包括步驟9：依據水力壓裂半徑在掘進工作面上確定單組Y類鉆孔點；所述單組Y類鉆孔點設有三個，包括四號鉆孔點、五號鉆孔點和六號鉆孔點；其中，四號鉆孔點和五號鉆孔點均處于第二布孔線上，六號鉆孔點處于四號鉆孔點與五號鉆孔點連線的中軸線上且處于第一布孔線上；所述中軸線與巷道斷面中軸線重合；并重復執行步驟2-8。

5.根據權利要求1所述的一種基于水壓縫網原位改性硬巖切割度的巷道快掘方法，其特征在于，在步驟1和步驟9中，所述第一預設距離為0.8m；一號鉆孔點或四號鉆孔點與其中軸線的距離均為2.5m。

6.根據權利要求1所述的一種基于水壓縫網原位改性硬巖切割度的巷道快掘方法，其特征在于，在步驟5中，水力封孔時采用水力膨脹式高壓封孔器進行封孔處理。

7.根據權利要求6所述的一種基于水壓縫網原位改性硬巖切割度的巷道快掘方法，其特征在于，在步驟6中，水力壓裂時間大于30min。

8.根據權利要求1所述的一種基于水壓縫網原位改性硬巖切割度的巷道快掘方法，其特征在于，在步驟6中，當檢測到巖體壓力表指數產生降低且降低幅度超度壓降閾值時，或，在掘進工作面施工現場聽到待掘巖體產生清脆斷裂聲時，停止水力壓裂；在掘進工作面出現漏水且水量超過漏水閾值時，停止水力壓裂。

9.根據權利要求1所述的一種基于水壓縫網原位改性硬巖切割度的巷道快掘方法，其特征在于，在步驟1中，計算水力壓裂半徑時采用下式計算：

其中，R為水力壓裂半徑；Q為泵注流量；t為泵注時間；E為彈性模量；σ為縫內液壓力；h為裂隙縫高。

10.根據權利要求1所述的一種基于水壓縫網原位改性硬巖切割度的巷道快掘方法，其特征在于，在步驟2中，計算極限平衡區深度時采用下式計算：

其中，X₁為極限平衡區深度；K為應力集中系數；f為軟分層摩擦系數；m為軟分層厚度；γ為掘進工作面上覆巖層的平均密度；δ為巖石抗拉強度；H為掘進工作面上覆巖層的埋深，即為待掘進巖塊所在位置距地表的距離。