CN108548460A - 一种爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法，属于冲击地压灾害防治领域。该方法包括如下步骤：探测应力集中区；在应力集中区域布置爆破孔和大直径钻孔；引爆爆破孔。本发明通过合理配置炮孔的布置方式，提高了爆破卸压效果，显著降低应力集中和冲击危险，特别适用于巷道附近煤层的爆破卸压。

Description

一种爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法

技术领域

本发明涉及冲击地压灾害防治领域，尤其涉及一种爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法。

背景技术

冲击地压作为典型煤岩动力灾害的一种，因其破坏性巨大，常常造成较大人员伤亡和财产损失，在某些情况下还会引发瓦斯、煤尘爆炸等二次灾害。随着煤矿深部开采的推进，煤层应力环境的进一步恶劣、复杂，冲击地压灾害形势越来越严峻。

围绕冲击地压治理，学者们展开了诸多研究，取得了许多卓有成效的成果。卸压爆破就是一种比较常见的冲击地压防治方法，在众多冲击矿井都行之有效。然而由于煤层赋存等地质因素的差异，爆破孔的合理布置对卸压效果影响较大，传统的卸压爆破做法为，在爆破孔周边不设其它钻孔，所有爆破孔均安装炸药实施爆破，炮孔布置方式一般以单孔的爆破半径为孔间距或者人为设定孔间距的方式来布置爆破孔，因单个炮孔的爆破效果有限，为实现理想的爆破效果，需要布置多个爆破孔，这种做法便存在如下问题，即施工的爆破孔数量多导致爆破工程量大，或者实施的爆破工程量小导致难以达到预期的卸压效果。可见，有必要提出一种新的防治冲击地压的方法，通过提高单个炮孔的爆破效果，既可实现有效、高效卸压，又能减少爆破工程量。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法，通过合理配置炮孔的布置方式来提高单个炮孔的爆破效果，实现了有效降低工作面应力集中，减弱冲击危险，特别适用于巷道附近煤层的爆破卸压。

根据本发明的第一方面，提供了一种爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法，所述方法采用爆破孔和大直径钻孔耦合卸压的方式，特别适用于巷道附近煤层的爆破卸压，所述方法包括如下步骤：

探测应力集中区域；

在应力集中区域布置爆破孔，并围绕所述爆破孔布置大直径钻孔；

引爆爆破孔。

进一步的，所述在应力集中区域布置爆破孔，并围绕所述爆破孔布置大直径钻孔的步骤包括：

在探测到的所述应力集中区域布置爆破孔；

在所述爆破孔周边对称布置大直径钻孔。

进一步的，所述引爆爆破孔的步骤包括：

对爆破孔进行装药、连接引线和封孔；

将引线接入引爆器；

检查无误后执行引爆。

进一步的，可采用综合指数法、震动波 CT 法、钻孔应力法、钻屑法、电磁辐射法探测所述应力集中区域。

进一步的，所述爆破孔的布置方式为，在巷道的两帮各布置一排，钻孔方向垂直于巷道走向，开孔位置距离巷道底板 0.8 m 至 1.5 m，为大直径钻孔的布置留出空间，钻孔倾角可以取 -30°至30°，一般与煤层倾角相同。这里，倾角相同能保证钻孔打进去之后一直在煤层里，实现对煤层的爆破卸压；否则钻孔打进去后可能穿越煤层进入顶板岩层或者底板岩层，难以实现对煤层的爆破效果。钻孔孔径不小于 75 mm，钻孔深度不小于支承压力峰值区范围，一般可取 10~15 m，钻孔间距为爆破产生的裂隙区半径的 3~4 倍。所述的爆破产生的裂隙区半径是指采用传统单孔爆破方法进行爆破所产生的裂隙区半径，可通过理论计算或者现场实测而得到。

其中，开孔位置、钻孔倾角是综合考虑巷道高度、作业难易程度、煤层倾角和应力集中区位置等来确定，钻孔孔径不小于75mm可以保证有充足的装药空间，原因是井下用的乳化炸药或其他炸药，其直径和长度都是按照标准规格制作的，钻孔小于75mm，则标准炸药装不进去。钻孔深度不小于支承压力峰值区范围以保证有效卸压，因为支承压力即是一种应力集中，该做法的目的是保证支承压力区包含在爆破卸压范围内。钻孔间距为爆炸裂隙区半径的3~4倍，以方便在爆破孔之间布置大直径钻孔增大卸压范围而且保证有效卸压，原因是相邻两个爆破孔产生的裂隙区恰好贯通时的卸压效果最优，裂隙区重叠则造成支护损伤，裂隙区不贯通则卸压效果有限。因此，设置孔间距为3~4倍，则可以保证采用本发明技术方案爆破后产生的裂隙区恰好能贯通，达到最优的卸压效果。采用本发明技术方案与传统方法相比，爆破产生的裂隙区范围可提高约0.5~1倍。

进一步的，所述大直径钻孔的布置方式为，在每一个爆破孔周边对称布置偶数个大直径钻孔，大直径钻孔的钻孔方向平行于爆破孔，钻孔倾角与爆破孔倾角相同，钻孔孔径不小于 75 mm，一般取 113 mm，钻孔深度与爆破孔深度相同，大直径钻孔与爆破孔之间的距离依据爆破产生的裂隙区半径及巷道高度来确定，该距离一般不大于爆破产生的裂隙区半径的 1 倍。

其中，在爆破孔周边对称布置大直径钻孔可为卸压爆破提供煤岩体变形空间来增大单孔爆破产生的裂隙区范围。偶数个大直径钻孔围绕爆破孔对称分布可以保证均匀卸压且保证爆破产生的裂隙区均匀扩展。大直径钻孔的方向、倾角、深度与爆破孔保持一致，保证大直径钻孔和爆破孔在整个长度方向的孔间距一致，使该大直径钻孔起到应有的效果。大直径钻孔与爆破钻孔之间的距离是爆破产生的裂隙区半径的0-1倍，从而保证爆破时裂隙从爆破孔扩展至大直径钻孔并继续向外进一步扩展，增大裂隙区范围和卸压范围。需要说明的是，该距离范围内都能增大爆破产生的裂隙区范围，超过1倍则理论上大直径钻孔将起不到扩大裂隙区范围的作用，且间距在0-1倍内由小变大时，裂隙区范围先由小增大，之后再由大变小。其中，因煤矿地质条件差异，使裂隙区范围达到最大的大直径钻孔与爆破钻孔之间的距离的最优值不是一个确定值。钻孔孔径不小于 75 mm 可为煤岩体变形和裂隙扩展提供足量空间，增强爆破效果。

进一步的，所述爆破钻孔装药采取正向人工装药，封孔采用黄土封堵，连线采用孔内并联、孔间串联，起爆方式为单次单排。

其中，正向装药使爆破时裂隙朝向煤岩体内部扩展，连线采用孔内并联、孔间串联可保证各爆破孔都能起爆且能提高引爆率，避免因其中某组炸药引爆失效导致所有炸药浪费。

进一步的，所述正向人工装药为根据需要将若干个药包编为一组，每组药包之间用硬纸板封堵，每组最后一个药包并联两个雷管，每个雷管和所有药包的聚能穴均指向孔底方向。

其中，每组最后一个药包并联两个雷管可提高引爆率，每个雷管和所有药包的聚能穴均指向孔底方向不仅可以提高炸药引爆率，同时可提高卸压范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法，通过爆破孔和大直径钻孔耦合卸压，在爆破孔周边布置偶数个成对称分布的大直径钻孔，可为卸压爆破提供煤岩体变形空间，使爆破产生的裂隙通过大直径钻孔均匀的向外扩展，且扩展范围显著大于传统的爆破方法：扩展的裂隙区范围与传统爆破方法相比可提高0.5-1倍，由此增大了单孔爆破产生的裂隙区范围，不仅能对应力集中区进行有效卸压，而且减少了爆破工程量；此外，通过合理配置炸药的装填和连接方式，提高了炸药的引爆率。该布置方法特别适用于巷道附近煤层的爆破卸压。

附图说明

图1为根据本发明的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法流程图；

图2为根据本发明的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法中爆破孔和大直径钻孔布置俯视图；

图3为根据本发明的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法中爆破孔和大直径钻孔布置左视图；

图4为根据本发明的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法中爆破孔和大直径钻孔布置剖面图；

图5为根据本发明的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法中爆破孔装药示意图。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

图1为根据本发明的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法流程图。参照图1，根据本发明的防治冲击地压的方法包括：

1）探测应力集中区，该应力集中区的探测方法采用震动波 CT 法；

2）在应力集中区域布置爆破孔；

3）在爆破孔周边布置大直径钻孔；

4）对爆破孔进行装药、连接引线和封孔；

5）将引线接入引爆器；

6）检查无误后执行引爆。

图2至图4分别为根据本发明的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法中爆破孔和大直径钻孔布置俯视图、左视图和剖面图。参照图2至图4，爆破孔的布置方式为：在巷道的两帮各布置一排，钻孔方向垂直于巷道走向，开孔位置距离巷道底板 1 m，钻孔倾角为 0°，钻孔孔径75 mm，钻孔深度取 12m，钻孔间距为爆破产生的裂隙区半径的 3倍，所述的爆破产生的裂隙区半径可通过理论计算或者现场实测而得到；大直径钻孔的布置方式为：在每一个爆破孔的周边布置 4个大直径钻孔，4 个大直径钻孔围绕 1 个爆破孔成对称分布，大直径钻孔的钻孔方向平行于爆破孔，钻孔倾角为 0°，钻孔孔径113 mm，钻孔深度与爆破孔深度相同，上下两大直径钻孔距离爆破钻孔 0.5 m，左右两大直径钻孔与爆破钻孔之间的距离为爆破产生的裂隙区半径的 3/4 倍。

图5为根据本发明的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法中爆破孔装药示意图。参照图5，爆破钻孔装药采取正向人工装药，封孔采用黄土封堵，连线采用孔内并联、孔间串联，起爆方式为单次单排。所述正向人工装药为根据需要将若6个药包编为一组，每组药包之间用硬纸板封堵，每组最后一个药包并联两个雷管，每个雷管和所有药包的聚能穴均指向孔底方向。

爆破实施后通过监测，发现原始应力集中区域应力下降明显，冲击危险性显著降低。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (9)

1.一种爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法，所述方法可适用于巷道附近煤层的爆破卸压，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

探测应力集中区域；

在应力集中区域布置爆破孔，并围绕所述爆破孔布置大直径钻孔；

引爆爆破孔。

2.根据权利要求1所述的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法，其特征在于，所述在应力集中区域布置爆破孔，并围绕所述爆破孔布置大直径钻孔的步骤包括：

在探测到的所述应力集中区域布置爆破孔；

在所述爆破孔周边对称布置偶数个大直径钻孔。

3.根据权利要求1所述的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法，其特征在于，所述引爆爆破孔的步骤包括：

对爆破孔进行装药、连接引线和封孔；

将引线接入引爆器；

检查无误后执行引爆。

4.根据权利要求 1 所述的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法，其特征在于，可采用综合指数法、震动波 CT 法、钻孔应力法、钻屑法、电磁辐射法探测所述应力集中区域。

5.根据权利要求2所述的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法，其特征在于，所述爆破孔的布置方式为，在巷道的两帮各布置一排，钻孔方向垂直于巷道走向，开孔位置距离巷道底板0.8 m 至 1.5 m，钻孔倾角与煤层倾角相同，钻孔孔径不小于 75 mm，钻孔深度不小于支承压力峰值区范围，钻孔间距为爆破产生的裂隙区半径的 3~4 倍。

6.根据权利要求5所述的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法，其特征在于，所述爆破孔的钻孔倾角为 -30°至30°，且钻孔深度为10~15 m。

7.根据权利要求2所述的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法，其特征在于，所述大直径钻孔的布置方式为，在每一个爆破孔周边对称布置偶数个大直径钻孔，大直径钻孔的钻孔方向平行于爆破孔，钻孔倾角和深度与爆破孔倾角和深度相同，钻孔孔径不小于 75 mm，大直径钻孔与爆破孔之间的距离不大于爆破产生的裂隙区半径的1倍。

8.根据权利要求 3 所述的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法，其特征在于，所述爆破钻孔装药采取正向人工装药，封孔采用黄土封堵，连线采用孔内并联、孔间串联，起爆方式为单次单排。

9.根据权利要求8所述的爆破孔和大直径钻孔耦合卸压防治冲击地压的方法，其特征在于，所述正向人工装药为根据需要将若干个药包编为一组，每组药包之间用硬纸板封堵，每组最后一个药包并联两个雷管，每个雷管和所有药包的聚能穴均指向孔底方向。