一種深孔爆破卸壓沖擊地壓防治方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦地下開(kāi)采過(guò)程中沖擊地壓危險(xiǎn)性的局部解危，具體涉及一種深孔爆破卸壓沖擊地壓防治方法。
【背景技術(shù)】
[0002]沖擊地壓是煤礦地下工程和巖石力學(xué)領(lǐng)域的世界級(jí)科學(xué)難題，嚴(yán)重威脅著礦井安全生產(chǎn)。在我國(guó)煤礦沖擊地壓防治過(guò)程中，執(zhí)行預(yù)測(cè)、防治、檢驗(yàn)和安全防護(hù)“四位一體”的綜合防沖措施，危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)是前提，防治是關(guān)鍵。礦井沖擊地壓危險(xiǎn)性的防治包括區(qū)域性防御和局部解危兩個(gè)方面，通過(guò)開(kāi)采保護(hù)層、合理布置開(kāi)采范圍、卸壓爆破、注水卸壓等解危措施，提前釋放沖擊地壓能量，轉(zhuǎn)移高集中應(yīng)力，降低沖擊地壓的危險(xiǎn)性，避免沖擊地壓的發(fā)生。但由于受地質(zhì)、環(huán)境和開(kāi)采條件等因素的影響，一些解危措施適用性差，解危效果不理想，很難達(dá)到降低危險(xiǎn)性的目的。同時(shí)礦井沖擊地壓防治中存在認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，如一個(gè)工作面發(fā)生過(guò)沖擊地壓，那么就對(duì)整個(gè)工作面進(jìn)行解危，缺乏針對(duì)性，使防沖的成本加大。而沖擊地壓發(fā)生的主要能量來(lái)源于圍巖和煤體，其中圍巖提供的能量約占95%，而堅(jiān)硬頂板圍巖為沖擊地壓的發(fā)生提供了主要能量?？梢?jiàn)，礦井沖擊地壓在治理上還沒(méi)有從根本上達(dá)到有效控制的程度，需要對(duì)沖擊地壓卸壓解危措施進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)和創(chuàng)新。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)目前沖擊地壓防治中局部解危方法存在的不足，提出一種深孔爆破卸壓沖擊地壓防治方法，可提高卸壓解危的效果，降低沖擊地壓危險(xiǎn)性和防沖的成本，確保煤礦安全生產(chǎn)。
[0004]為此，本發(fā)明提供了一種深孔爆破卸壓沖擊地壓防治方法，包括如下步驟，
[0005]S1:沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域的確定
[0006]在具有沖擊地壓危險(xiǎn)性煤層的工作面上、下巷道中檢測(cè)沖擊地壓監(jiān)測(cè)信號(hào)，與正常監(jiān)測(cè)值和鄰區(qū)發(fā)生的沖擊地壓顯現(xiàn)特征進(jìn)行比對(duì)，對(duì)沖擊地壓的震源位置進(jìn)行精確定位，對(duì)監(jiān)測(cè)異常區(qū)的煤體鉆肩量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，劃分出高集中應(yīng)力區(qū)，圈定沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域；
[0007]S2:開(kāi)掘?qū)蛐秹合?br>[0008]在圈定的沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域，沿上巷道或下巷道向沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域中心開(kāi)掘用于向所述沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域頂板圍巖和底板圍巖鉆取爆破卸壓孔的導(dǎo)向卸壓巷；
[0009]S3:頂板圍巖和底板圍巖卸壓爆破
[0010]在所述導(dǎo)向卸壓巷內(nèi)分別向頂板圍巖和底板圍巖鉆取爆破卸壓孔，所述頂板圍巖上鉆取的爆破卸壓孔的孔深為所述導(dǎo)向卸壓巷巷道高度的3?5倍，所述底板圍巖上鉆取的爆破卸壓孔的孔深為所述導(dǎo)向卸壓巷巷道高度的0.8?1.2倍，所述爆破卸壓孔內(nèi)安裝炸藥后，用黃泥封孔，在卸壓孔外的上、下巷道內(nèi)安全起爆；
[0011]S4:爆破后卸壓效果檢驗(yàn)
[0012]沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)實(shí)施爆破卸壓解危后，通過(guò)重新監(jiān)測(cè)并分析爆破后的上、下巷道中的沖擊地壓監(jiān)測(cè)信號(hào)，對(duì)所述沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行卸壓效果檢驗(yàn)，恢復(fù)或低于正常值可以進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)，未達(dá)到檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，則采用同樣的方法進(jìn)行二次解危，并再次進(jìn)行卸壓效果檢驗(yàn)，依次反復(fù)，直至達(dá)標(biāo)。
[0013]SI中，在所述上、下巷道中設(shè)置微震監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)、電磁輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述微震監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)包括上、下巷道中每隔180m?220m設(shè)置的拾振器，通過(guò)所述拾振器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，記錄能量級(jí)別與鄰區(qū)沖擊地壓事件相當(dāng)?shù)拇竽芰课⒄鹗录螖?shù)及釋放的能量大小，對(duì)沖擊地壓區(qū)域進(jìn)行精確定位；
[0014]上、下巷道中每隔12m?15m鉆取孔深為0.8m?1.0m，孔內(nèi)徑為10mm?120mm的探測(cè)孔，所述電磁輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置于所述探測(cè)孔中的KBD-5電磁輻射儀，所述KBD-5電磁福射儀每點(diǎn)監(jiān)測(cè)10s?150s，每天監(jiān)測(cè)一次，監(jiān)測(cè)預(yù)警福射強(qiáng)度2 65mv，脈沖最大值270HZ的沖擊地壓監(jiān)測(cè)信號(hào)，對(duì)沖擊地壓區(qū)域進(jìn)行分析；
[0015]所述鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括上、下巷道中每隔30m?45m安裝的鉆孔應(yīng)力傳感器，通過(guò)所述鉆孔應(yīng)力傳感器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，確認(rèn)應(yīng)力異常區(qū)域，圈定高集中應(yīng)力區(qū)。
[0016]S2中，沿上巷道或下巷道中距沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域較近的一側(cè)，向沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域中心開(kāi)掘所述導(dǎo)向卸壓巷，所述導(dǎo)向卸壓巷與所述上、下巷道近垂直設(shè)置，所述導(dǎo)向卸壓巷的橫截面積為7-9m2，巷高與所述上巷道或下巷道的巷高相同或相近。
[00? 7] 所述導(dǎo)向卸壓巷內(nèi)頂板圍巖設(shè)置3個(gè)孔深為15m?25m，內(nèi)徑為60mm?80mm的爆破卸壓孔，其中，I號(hào)爆破卸壓孔垂直于頂板圍巖設(shè)置，所述I號(hào)爆破卸壓孔的孔底還延伸鉆一孔深4m?6m，直徑30mm?35mm的應(yīng)力導(dǎo)向轉(zhuǎn)移孔，在所述導(dǎo)向卸壓巷的上隅角兩側(cè)設(shè)置與I號(hào)爆破卸壓孔呈45°?60°夾角的2號(hào)爆破卸壓孔和3號(hào)爆破卸壓孔。
[00? 8] 所述導(dǎo)向卸壓巷內(nèi)底板圍巖布置3個(gè)孔深為4m?6m，內(nèi)徑為60mm?80mm的爆破卸壓孔，其中，4號(hào)爆破卸壓孔垂直于底板圍巖設(shè)置;在所述導(dǎo)向卸壓巷的上隅角兩側(cè)設(shè)置與4號(hào)爆破卸壓孔呈45°?60°夾角的5號(hào)爆破卸壓孔和6號(hào)爆破卸壓孔。
[0019]所述I號(hào)-6號(hào)爆破卸壓孔的孔內(nèi)分別正向裝藥、孔內(nèi)設(shè)置雷管，并用黃泥口封孔，所述導(dǎo)向卸壓巷內(nèi)頂板圍巖設(shè)置的I號(hào)-3號(hào)爆破卸壓孔內(nèi)的雷管串聯(lián)，并延長(zhǎng)至上巷道中，所述導(dǎo)向卸壓巷內(nèi)底板圍巖設(shè)置的4號(hào)-6號(hào)爆破卸壓孔內(nèi)的雷管串聯(lián)，并延長(zhǎng)至下巷道中。
[0020]優(yōu)選地，所述I號(hào)-3號(hào)爆破卸壓孔孔內(nèi)的裝藥量1kg?18kg，所述黃泥封孔長(zhǎng)度為5m ?7m;
[0021]所述4號(hào)-6號(hào)爆破卸壓孔孔內(nèi)的裝藥量3kg?10kg，所述黃泥封孔長(zhǎng)度為1.5m?3m ο
[0022]S4中，所述沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域?qū)嵤┍菩秹航馕：?，通過(guò)重新監(jiān)測(cè)、檢測(cè)和分析，如尚未達(dá)標(biāo)，需進(jìn)行二次解危時(shí)，則重新設(shè)置爆破卸壓孔進(jìn)行二次爆破。
[0023]S4中，二次爆破時(shí)，所設(shè)置的二次爆破卸壓孔的內(nèi)徑不變，深度在首次爆破卸壓孔的深度基礎(chǔ)上增加5 %-20%, 二次爆破用的炸藥量和在首次爆破炸藥量基礎(chǔ)上再增加5 % -20%。
[0024]本發(fā)明提供的深孔爆破卸壓沖擊地壓防治方法，解決了常規(guī)沖擊地壓防治中解危措施適用性差，缺乏針對(duì)性，防沖成本高、解危效果不佳等問(wèn)題;通過(guò)微震、電磁輻射、應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)合鉆肩法對(duì)沖擊地壓震源和危險(xiǎn)區(qū)域準(zhǔn)確定位，使沖擊地壓的防治有的放矢;通過(guò)在沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域中心導(dǎo)向卸壓巷內(nèi)實(shí)施深孔卸壓爆破，使集中應(yīng)力向深部轉(zhuǎn)移，圍巖能量得到提前的充分釋放，降低了沖擊地壓危險(xiǎn)性;通過(guò)對(duì)爆破卸壓后的效果檢驗(yàn)，確保卸壓解危達(dá)到預(yù)期效果，避免了沖擊地壓的發(fā)生危險(xiǎn)，保證了礦井安全生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的設(shè)置有導(dǎo)向卸壓巷的沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域的俯視示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)向卸壓巷中頂板圍巖爆破卸壓孔布置示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)向卸壓巷中底板圍巖爆破卸壓孔布置示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案能予以實(shí)施，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0029]本發(fā)明提供了一種深孔卸壓爆破沖擊地壓防治方法，包括如下實(shí)施步驟:沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域3的確定;在沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)域3設(shè)置導(dǎo)向卸壓巷4;在導(dǎo)向卸壓巷4沿頂板圍巖和底板圍巖分別設(shè)置爆破卸壓孔，進(jìn)行爆破卸壓;檢測(cè)卸壓效果，若不合格，則需依照首次卸壓方法重新設(shè)置爆破卸壓孔，進(jìn)行爆破卸壓。
[0030]具體的，深孔卸壓爆破沖擊地壓防治方法為，當(dāng)工作面構(gòu)成開(kāi)采系統(tǒng)后，在具有沖擊地壓危險(xiǎn)性煤層的工作面上、下巷道中分別設(shè)置微震監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)、電磁輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)沖擊地壓監(jiān)測(cè)信號(hào)，所述微震監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)包括上巷道I和下巷道2中每隔200m設(shè)置的拾振器，通過(guò)所述拾振器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，記錄能量級(jí)別與鄰區(qū)沖擊地壓事件相當(dāng)?shù)拇竽芰课⒄鹗录螖?shù)及釋放的能量大小，對(duì)沖擊地壓區(qū)域進(jìn)行精確定位；所述電磁輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括上巷道I和下巷道2每隔15m鉆取的孔深為lm，孔內(nèi)徑為10mm的探測(cè)孔，所述探測(cè)孔中設(shè)置KBD-5電磁輻射儀，所述KBD-5電磁輻射儀每點(diǎn)監(jiān)測(cè)120s，每天監(jiān)測(cè)一次，監(jiān)測(cè)預(yù)警輻射強(qiáng)度2 65mv，脈沖最大值2 70HZ的沖擊地壓監(jiān)測(cè)信號(hào)，對(duì)沖擊地壓區(qū)域進(jìn)行分析;所述鉆孔應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括上巷道I和下巷道2每隔40m安裝的鉆孔應(yīng)力傳感器，通過(guò)所述鉆孔應(yīng)力傳感器實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，確認(rèn)應(yīng)力異常區(qū)域，圈定高集中應(yīng)力區(qū)與正常監(jiān)測(cè)值和鄰區(qū)發(fā)生的沖擊地壓顯現(xiàn)特征進(jìn)行比對(duì)，對(duì)沖擊地壓的震源位置進(jìn)行精確定位，結(jié)合對(duì)監(jiān)測(cè)異常區(qū)的煤體鉆肩量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，劃分出高集中應(yīng)力區(qū)，圈定沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域3;
[0031]在圈定的沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域3，沿上巷道I或下巷道2向沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域3中心開(kāi)掘用于向所述沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域頂板圍巖和底板圍巖鉆取爆破卸壓孔的導(dǎo)向卸壓巷4;具體的，上述導(dǎo)向卸壓巷4沿上巷道I和下巷道2距沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域3較近的一側(cè)，向沖擊地壓的危險(xiǎn)區(qū)域3中心開(kāi)掘。上述導(dǎo)向卸壓巷4與上巷道I和下巷道2近垂直布置，導(dǎo)向卸壓巷4的橫截面積為7-9m2，以滿足人員在危險(xiǎn)區(qū)中心施工圍巖爆破卸壓孔為宜，巷高與上、下巷道1、2的巷高相同或相近。
[0032]而后