CN104481544B - 巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法，在巷道上盘侧和下盘侧分别钻孔松动爆破形成塑性化隔离带，隔断围岩消除高水平地压对巷道帮墙的挤压，从而减小或消除巷道帮臌量；而且使松动爆破塑性化带与巷道共同处在它们的支承压力的相互影响带内，从而进一步向松动爆破塑性化带转移施加在巷道上的部分垂直地压，最终达到降低巷道围岩压力、确保巷道安全稳定的目的。

Description

巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法

技术领域

本发明涉及水平地应力导致巷道帮臌的防治技术领域，特别涉及巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法。

背景技术

当矿体埋藏在水平地应力较大的环境下时，掘进巷道，常发生帮臌，导致喷锚支护体因帮臌而扭曲、脱落或巷道垮塌。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法，使脉外运输大巷4的帮墙通过爆破形成纵向的塑性化面，隔断巷道帮墙与其深部围岩的直接联系，从而避免高水平地压直接挤压巷道帮墙。该爆破形成的塑性化面长度大于有连续帮臌点的脉外运输大巷4的轴向长度、高度大于有连续帮臌点的脉外运输大巷4的高度；通过在有帮臌点3的脉外运输大巷4的帮墙岩体深处平行该脉外运输大巷4的轴向松动爆破形成一个或二个塑性化面，相当于在该脉外运输大巷4的帮墙外侧安装了一个或二个布置有弹簧的平面，从而削减了高水平地压对该脉外运输大巷4帮墙的挤压力，进而避免或杜绝巷道发生帮臌，最终减少或避免巷道因发生帮臌而导致的返修。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法，川脉或盘区联络道1施工完毕后，在脉外运输大巷4有帮臌点3的两条川脉或盘区联络道1内距离脉外运输大巷4垂直距离L₁，垂直川脉或盘区联络道1的帮墙凿岩一排共3个卸压钻孔一21，并装药松动爆破形成塑性化带，从而纵向隔断脉外运输大巷4的上盘侧围岩传递给脉外运输大巷4上盘侧帮墙的水平地压。

本发明另一种情况，川脉或盘区联络道1施工完毕后，如果脉外运输大巷4的下盘侧帮墙也有帮臌点3，则垂直脉外运输大巷4的下盘侧帮墙参照川脉或盘区联络道1的高度和间距施工卸压专用施工巷道5，并距离脉外运输大巷4垂直距离L₂，垂直卸压专用施工巷道5的帮墙凿岩一排共3个卸压钻孔二22，装药松动爆破形成塑性化带，从而纵向隔断脉外运输大巷4的下盘侧围岩传递给脉外运输大巷4下盘侧帮墙的水平地压。

所述卸压钻孔一21或卸压钻孔二22的孔口堵塞黄泥的长度不小于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔一21或卸压钻孔二22的轴向扩展的深度R，以避免深孔松动爆破震动对川脉或盘区联络道1造成影响，同时避免炮孔孔口爆破冲孔，其中R的计算公式为：

$R=\frac{\sqrt{6}}{2}[1+3\sqrt{\frac{49033(0.0126z-1.7\×{10}^4)}{S_t}}]r_e$

式中，z为岩石声阻抗，r_e为炮孔半径，S_t为岩石抗拉强度。

两相邻的川脉或盘区联络道1中的卸压钻孔一21的孔底间隔岩体长度不小于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔一21的轴向扩展的深度R的1.5～2倍，以避免两相邻的川脉或盘区联络道1中相向凿岩的卸压钻孔一21在先、后起爆时出现孔底冲孔。

垂直距离L₁不小于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔一21的径向扩展的深度R₁，以避免卸压钻孔一21的松动爆破损伤脉外运输大巷4，取安全系数n＝1.2～1.3，则L₁≥nR₁≈R。同时，垂直距离L₁不大于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔一21的径向扩展圈和脉外运输大巷4共同构成的支承压力相互影响带的宽度，即其中B为脉外运输大巷4的宽度，以使爆破塑性化带与巷道共处在它们的支承压力相互影响带内。

同样地，两相邻的卸压专用施工巷道5中的卸压钻孔二22的孔底间隔岩体长度不小于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔二22的轴向扩展深度R的1.5～2倍，以避免两相邻的卸压专用施工巷道5中相向凿岩的卸压钻孔二22在先、后起爆时出现孔底冲孔。

垂直距离L₂不小于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔二22的径向扩展深度R₂，以避免卸压钻孔二22的松动爆破损伤脉外运输大巷4，取安全系数n＝1.2～1.3，则L₂≥nR₂≈R。同时，垂直距离L₂不大于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔二22的径向扩展圈和脉外运输大巷4共同构成的支承压力相互影响带的宽度，即其中B为脉外运输大巷4的宽度，以使爆破塑性化带与巷道共处在它们的支承压力相互影响带内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)防治帮臌，不用在脉外运输大巷4外侧平行脉外运输大巷4掘进小断面的卸压巷道，直接在脉外运输大巷4外侧凿岩一排3个垂直川脉或盘区联络道1、或卸压专用施工巷道5帮墙的深孔，并装药松动爆破，就能起到隔断水平高地压、转移垂直高地压，从而避免或减少地压对脉外运输大巷4所造成的影响，确保脉外运输大巷4不发生帮臌破坏。

2)应用该巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法，施工速度快、操作简便、施工安全、经济。

附图说明

图1是参照本发明方法的卸压钻孔平面布置示意图。

图2是图1中A-A剖面图。

图3是图1中B-B剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

下面结合实例对本发明做进一步详细说明。

实施例一

如图1、图2和图3所示，仅脉外运输大巷4靠上盘侧的帮墙有帮臌点3，在该侧有帮臌点3的相邻的两条川脉或盘区联络道1内距离脉外运输大巷4垂直距离L₁垂直川脉或盘区联络道1的帮墙凿岩一排共3个纵向布置的卸压钻孔一21，并装药松动爆破直接形成塑性化隔离带，从而纵向隔断脉外运输大巷4的上盘侧围岩传递给脉外运输大巷4上盘侧帮墙的水平地压，避免该侧帮墙的帮臌加剧。

为了避免卸压钻孔一21的松动爆破损伤川脉或盘区联络道1帮墙壁面，并避免孔口爆破冲孔，孔口黄泥堵塞的长度不小于爆破裂纹沿钻孔轴向扩展的深度R；为了避免两相邻川脉或盘区联络道1中相对凿岩的钻孔一21先、后爆破而发生孔底冲孔，相对凿岩的两卸压钻孔一21孔底间距不小于1.5～2R。

R的计算公式为：

$R=\frac{\sqrt{6}}{2}[1+3\sqrt{\frac{49033(0.0126z-1.7\×{10}^4)}{S_t}}]r_e$

式中，R为爆破裂纹的扩展深度，m；z为岩石声阻抗，kg/(m·s²)；r_e为炮孔半径，m；S_t为岩石抗拉强度，MPa。

为了避免卸压钻孔一21的松动爆破损伤脉外运输大巷4，卸压钻孔一21到脉外运输大巷4的垂直距离L₁不小于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔一21的径向扩展的安全深度，即同时，还要使爆破塑性化带与脉外运输大巷4共处在它们的支承压力相互影响带内，需要垂直距离L₁不大于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔一21的径向扩展圈和脉外运输大巷4共同构成的支承压力相互影响带的宽度，即 $L_1\≤$ $\sqrt{20}(R_1+B/2)=\sqrt{20}(\sqrt{6}R/3+B/2).$ 因此，L₁应满足 $R\≤L_1\≤\sqrt{20}(\sqrt{6}R/3+B/2),$ 其中B为脉外运输大巷4的宽度。

为了改算松动爆破效果，可按图2布置2个平行卸压钻孔一21的不装药的辅助卸压钻孔一61，以便作为卸压钻孔一21的松动自由面。不装药的辅助卸压钻孔一61较卸压钻孔一21深，与不装药的辅助卸压钻孔二62孔底可凿透。

实例二

如图1、图2和图3所示，若脉外运输大巷4的下盘侧帮墙也有因高水平地压引起的帮臌点3，除了按上述实例一在靠近上盘侧的帮墙外实施巷道帮臌的钻孔爆破卸压外，还必须垂直脉外运输大巷4的下盘侧帮墙，类似川脉或盘区联络道1的高度和间距施工卸压专用施工巷道5，并类似地距离脉外运输大巷4垂直距离L₂垂直卸压专用施工巷道5的帮墙凿岩一排共3个纵向布置的卸压钻孔二22，并装药松动爆破形成塑性化带，从而纵向隔断脉外运输大巷4的下盘围岩传递给脉外运输大巷4下盘侧帮墙的水平地应力。依据使用的凿岩设备的型号确定卸压专用施工巷道5的宽度。

为了避免卸压钻孔二22的松动爆破损伤卸压专用施工巷道5的帮墙壁面，并避免孔口爆破冲孔，孔口黄泥堵塞的长度不小于爆破裂纹沿卸压钻孔二22轴向扩展的深度R；避免两相邻卸压专用施工巷道5中相对凿岩的卸压钻孔二22先、后爆破而发生孔底冲孔，相对凿岩的两卸压钻孔二22孔底间距不小于1.5～2R。

同样地，参照实施例一，L₂应满足R应按钻孔二22所处在的岩体取参数z、S_t参照实例一计算。

为了改算松动爆破效果，可按图2布置2个平行卸压钻孔二22的不装药的辅助卸压钻孔二62，以便作为卸压钻孔二22的松动自由面。不装药的辅助卸压钻孔二62较卸压钻孔二22深，与不装药的辅助卸压钻孔一61孔底可凿透。

Claims (8)

1.巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法，川脉或盘区联络道(1)施工完毕后，在脉外运输大巷(4)有帮臌点(3)的两条川脉或盘区联络道(1)内距离脉外运输大巷(4)垂直距离L₁，垂直川脉或盘区联络道(1)的帮墙凿岩一排共3个卸压钻孔一(21)，并装药松动爆破形成塑性化带，从而纵向隔断脉外运输大巷(4)的上盘侧围岩传递给脉外运输大巷(4)上盘侧帮墙的水平地压，其特征在于，两相邻的川脉或盘区联络道(1)中的卸压钻孔一(21)的孔底间隔岩体长度不小于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔一(21)的轴向扩展的深度R的1.5～2倍，以避免两相邻的川脉或盘区联络道(1)中相向凿岩的卸压钻孔一(21)在先、后起爆时出现孔底冲孔。

2.根据权利要求1所述的巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法，其特征在于，所述卸压钻孔一(21)的孔口堵塞黄泥的长度不小于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔一(21)的轴向扩展的深度R，以避免深孔松动爆破震动对川脉或盘区联络道(1)造成影响，同时避免炮孔孔口爆破冲孔，其中R的计算公式为：

$R=\frac{\sqrt{6}}{2}\[1+3\sqrt{\frac{49033(0.0126z-1.7\×{10}^4)}{S_t}}\]r_e$

式中，z为岩石声阻抗，r_e为炮孔半径，S_t为岩石抗拉强度。

3.根据权利要求1所述的巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法，其特征在于，所述垂直距离L₁不小于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔一(21)的径向扩展的深度R₁，以避免卸压钻孔一(21)的松动爆破损伤脉外运输大巷(4)，取安全系数n＝1.2～1.3，则L₁≥nR₁≈R。

4.根据权利要求1、2或3所述的巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法，其特征在于，所述垂直距离L₁不大于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔一(21)的径向扩展圈和脉外运输大巷(4)共同构成的支承压力相互影响带的宽度，即其中B为脉外运输大巷(4)的宽度，以使爆破塑性化带与巷道共处在它们的支承压力相互影响带内。

5.巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法，其特征在于，川脉或盘区联络道(1)施工完毕后，如果脉外运输大巷(4)的下盘侧帮墙也有帮臌点(3)，则垂直脉外运输大巷(4)的下盘侧帮墙参照川脉或盘区联络道(1)的高度和间距施工卸压专用施工巷道(5)，并距离脉外运输大巷(4)垂直距离L₂，垂直卸压专用施工巷道(5)的帮墙凿岩一排共3个卸压钻孔二(22)，装药松动爆破形成塑性化带，从而纵向隔断脉外运输大巷(4)的下盘侧围岩传递给脉外运输大巷(4)下盘侧帮墙的水平地压，所述卸压钻孔二(22)的孔口堵塞黄泥的长度不小于爆破裂纹在岩体中沿卸压钻孔二(22)的轴向扩展深度R，以避免深孔松动爆破震动对卸压专用施工巷道(5)造成影响，同时避免炮孔孔口爆破冲孔，其中R的计算公式为：

$R=\frac{\sqrt{6}}{2}\[1+3\sqrt{\frac{49033(0.0126z-1.7\×{10}^4)}{S_t}}\]r_e$

式中，z为岩石声阻抗，r_e为炮孔半径，S_t为岩石抗拉强度。

6.根据权利要求5所述的巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法，其特征在于，两相邻的卸压专用施工巷道(5)中的卸压钻孔二(22)的孔底间隔岩体长度不小于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔二(22)的轴向扩展深度R的1.5～2倍，以避免两相邻的卸压专用施工巷道(5)中相向凿岩的卸压钻孔二(22)在先、后起爆时出现孔底冲孔。

7.根据权利要求6所述的巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法，其特征在于，所述垂直距离L₂不小于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔二(22)的径向扩展深度R₂，以避免卸压钻孔二(22)的松动爆破损伤脉外运输大巷(4)，取安全系数n＝1.2～1.3，则L₂≥nR₂≈R。

8.根据权利要求5、6或7所述的巷道帮臌的钻孔爆破卸压方法，其特征在于，所述垂直距离L₂不大于爆破裂纹在该岩体中沿卸压钻孔二(22)的径向扩展圈和脉外运输大巷(4)共同构成的支承压力相互影响带的宽度，即其中B为脉外运输大巷(4)的宽度，以使爆破塑性化带与巷道共处在它们的支承压力相互影响带内。