CN102288076B - 深孔区间爆破控制巷道底臌的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深孔区间爆破控制巷道底臌的方法，在强力支护下的巷道两帮和底板斜下方钻进组合炮孔，对炮孔深部特定区间进行装药爆破，实现巷帮及底板特定区间应力向围岩深部转移。该发明的积极效果是：通过对巷帮和底板深部特定区间爆破卸压，使得该位置巷道底板岩层处于较低水平的应力环境中，减小底板总变形量；同时，特定区间位于围岩较深部，因此爆破对浅部围岩结构的完整性和承载能力影响较小，浅部围岩结构仍可有效抵制深部围岩的变形。本发明通过对巷道较深部围岩爆破与对浅部围岩加固、完整性保护，两方面的有机结合，实现对巷道底臌量的控制。本发明方法施工简便，易于掌握，对底臌控制效果较好，应用前景广阔。

Description

深孔区间爆破控制巷道底臌的方法

技术领域

本发明涉及煤矿安全技术领域，特别是涉及一种深孔区间爆破控制巷道底臌的方法。

背景技术

随着煤矿开采深度的不断加大，巷道围岩大变形破坏现象日益严重，其中巷道底臌、底板冲击问题最为突出。目前，传统的治理巷道底臌的方法以被动的加固、支护底板，限制底板表面位移为主。实际上导致巷道底臌、底板冲击的主要原因是围岩的应力集中，主动进行应力的转移与释放是从根本上解决巷道底臌、底板冲击问题，少数学者认识到这一问题，采取了爆破卸压法防治底臌，但是，由于对底臌机理认识还不够深入，在实际应用中，往往只进行底板爆破，而忽视了巷帮支承压力对底臌的主导影响作用，导致巷道底臌控制效果不佳。另外，装药参数设置亦不够合理，装药区间的设置存在盲目性，导致巷道底板力学特性和应力环境改善不明显，甚至恶化，最终使得底臌问题未能得到有效治理，严重制约了煤矿的安全高效生产。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何从根本上降低煤矿巷道底臌量，又能保护巷道浅部围岩结构的完整性，使得巷道在其服务期内不影响回采工作面安全生产。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供深孔区间爆破控制巷道底臌的方法，其包括以下过程：

在加强支护后的巷道两帮分别对称钻进垂直于巷道轴向的单排巷帮炮孔，在所述巷帮炮孔特定区间装入炸药，巷帮炮孔其余部分用水泥药卷密封；

同时，在所述巷帮炮孔的正下方钻进垂直于巷道轴向的底板炮孔，在所述底板炮孔特定区间装入炸药，底板炮孔其余部分用水泥药卷密封；

使用电雷管或导爆索引爆巷帮炮孔和底板炮孔内的炸药，实现巷帮及底板特定区间卸压；

其中，上述巷帮炮孔的特定区间是指：巷道两帮侧向支承压力影响范围内的应力增高区域；

上述底板炮孔的特定区间是指：在煤层底板中，对巷道两帮中的侧向支承压力影响范围内增高的应力起承载并传递作用的区域。

其中，所述巷帮炮孔贯穿巷帮侧向支承压力影响范围，其深度为巷道高度的3～4倍，炮孔仰角为0°～3°，炮孔孔口距离巷道底板1m～1.5m，炮孔间距为3m～5m。

其中，所述底板炮孔孔口位于巷帮下部，其距离巷道底板0.1m～0.2m，炮孔俯角为40°～45°。

其中，所述底板炮孔位于巷帮炮孔的正下方，底板炮孔与巷帮炮孔在水平面上的投影完全重合；所述底板炮孔特定区间与巷帮炮孔特定区间在水平面上的投影完全重合。

其中，所述巷帮炮孔和底板炮孔中的炸药药卷直径为50mm～70mm，相对应的炮孔直径为炸药药卷直径的1.2～1.3倍。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的深孔区间爆破控制巷道底臌的方法，通过巷帮深部特定区间(巷道两帮侧向支承压力影响范围内的应力增高区域)爆破卸压，使得该特定区间以垂直应力为主的高集中应力向巷道煤体深部转移，同时削弱了巷帮高集中应力对下部底板的作用强度，降低了两帮煤体下部底板岩层的破坏深度和破坏程度；同时，通过底板深部特定区间(在煤层底板中，对巷道两帮中的侧向支承压力影响范围内增高的应力起承载并传递作用的区域)爆破卸压，一方面削弱了该特定区间对巷帮高集中应力的传递作用，从而降低对底板的影响程度；另一方面，通过爆破底板，弱化水平应力传递介质，使水平集中应力向深部转移。两种爆破方式针对各自的特定区间同时进行，使得巷道底板岩层处于较低水平的应力环境中。

此外，因为巷帮及底板的特定区间一般都在围岩较深部位置，爆破后，巷帮及底板浅部围岩结构的完整性和稳定性基本不受影响，仍具备一定的承载能力，不但能够维持自身的稳定性，还能够对深部围岩的变形起到抵制作用。本发明通过对巷道较深部围岩爆破与对浅部围岩结构完整性保护的有机结合，最终降低了底臌量。

附图说明

图1是本发明实施例的深孔区间爆破控制巷道底臌的方法的结构示意图；

图2是图1中的A-A剖面图。

图中：1：进风平巷；2：巷帮炮孔装药段；3：巷帮炮孔；4：金属网；5：锚杆；6：切眼；7：回风平巷；8：底板炮孔；9：底板炮孔装药段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例以某个煤层厚度为3m的工作面为例，介绍巷道底臌的治理方法。

如图1所示，首先在井下采区内开掘满足生产、通风等需要的进风平巷1，切眼6和回风平巷7等巷道；滞后掘进头1.0m～2.0m，对进风平巷1和回风平巷7的顶板及两帮铺设菱形金属网4，网与网之间的搭接长度为100mm；对铺网后的顶板及两帮安装长度为2.5m的锚杆5，锚杆5之间的排间距为600mm×800mm。

完成上述对进风平巷1和回风平巷7的强力支护后，可进行巷道底臌治理。

首先，在进风平巷1和回风平巷7的两帮分别对称钻进单排巷帮炮孔3，巷帮炮孔3垂直于巷道轴向，深度为12m，该深度范围为巷帮侧向支承压力影响范围，钻孔仰角为3°，孔口距离底板1.5m，巷帮炮孔3之间的间距为5m，孔径Φ75mm，具体结构如图2所示。

巷帮炮孔3钻进完成之后，进行炮孔装药，使用药卷直径Φ60mm，巷帮炮孔3内巷帮炮孔装药段2分布在距孔口5～12m区间，该区间为巷帮应力增高区间，巷帮炮孔3装药之后的剩余长度用水泥药卷密封。

在进行巷帮炮孔3处理的同时，在巷帮炮孔3的正下方钻进垂直于巷道轴向的底板炮孔8，其孔口位于巷帮下部且距离底板0.1m处，孔深17m，俯角为45°，底板炮孔8之间的间距也为5m，孔径Φ75mm，能够保证底板炮孔8孔底在水平面上的投影与巷帮炮孔3孔底在水平面上的投影重合。

底板炮孔8钻进完成之后，进行炮孔装药，使用药卷直径Φ60mm，底板炮孔8内底板炮孔装药段9分布在距孔口7.1～17m区间，底板炮孔8装药之后的剩余长度用水泥药卷密封。并且，本实施例中，底板炮孔装药段9在水平面上的投影与巷帮炮孔装药段2在水平面上的投影完全重合，底板炮孔装药段9能够对巷道两帮中的侧向支承压力影响范围内增高的应力起承载并传递作用。

在巷帮炮孔3和底板炮孔8均钻进、装药和封孔之后，引爆炸药。

通过在巷帮深部特定区间，如上所述的距孔口5～12m之间，和底板深部特定区间，如上所述的距孔口7.1～17m之间，进行组合爆破卸压，使巷道底板岩层处于较低水平的应力环境中，降低底板的总变形量。同时，巷道两帮及底板约0～5m区间内的围岩受爆生裂隙影响程度较小，其完整性得到了保护，仍具备一定的承载能力，不但能够维持自身的稳定性，还能够对深部围岩的变形起到抑制作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.深孔区间爆破控制巷道底臌的方法，其特征在于，包括以下过程：

在加强支护后的巷道两帮分别对称钻进垂直于巷道轴向的单排巷帮炮孔，在所述巷帮炮孔特定区间装入炸药，巷帮炮孔其余部分用水泥药卷密封；

同时，在所述巷帮炮孔的正下方钻进垂直于巷道轴向的底板炮孔，在所述底板炮孔特定区间装入炸药，底板炮孔其余部分用水泥药卷密封；

使用电雷管或导爆索引爆巷帮炮孔和底板炮孔内的炸药，实现巷帮及底板特定区间应力向围岩深部转移；

所述底板炮孔位于巷帮炮孔的正下方，底板炮孔与巷帮炮孔在水平面上的投影完全重合；所述底板炮孔特定区间与巷帮炮孔特定区间在水平面上的投影完全重合；

其中，上述巷帮炮孔的特定区间是指：巷道两帮侧向支承压力影响范围内的应力增高区域；

上述底板炮孔的特定区间是指：在煤层底板中，对巷道两帮中的侧向支承压力影响范围内增高的应力起承载并传递作用的区域。

2.如权利要求1所述的深孔区间爆破控制巷道底臌的方法，其特征在于，所述巷帮炮孔贯穿巷帮侧向支承压力影响范围，其深度为巷道高度的3～4倍，炮孔仰角为0°～3°，炮孔孔口距离巷道底板1m～1.5m，炮孔间距为3m～5m。

3.如权利要求2所述的深孔区间爆破控制巷道底臌的方法，其特征在于，所述底板炮孔孔口位于巷帮下部，其距离巷道底板0.1m～0.2m，炮孔俯角为40°～45°。

4.如权利要求1所述的深孔区间爆破控制巷道底臌的方法，其特征在于，所述巷帮炮孔和底板炮孔中的炸药药卷直径为50mm～70mm，相对应的炮孔直径为炸药药卷直径的1.2～1.3倍。

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