CN108643924B - 一种高应力围岩巷道的卸压方法 - Google Patents

一种高应力围岩巷道的卸压方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高应力围岩巷道的卸压方法,包括以下步骤:(1)在巷道四周钻出多个间隔分布的炮孔,然后在所述炮孔内插入支撑剂注入管,并在所述炮孔内装入炸药和引爆装置,最后封堵所述炮孔;(2)引爆所述炸药,所述炸药爆炸后在所述炮孔周围形成粉碎区和裂隙区;(3)通过所述支撑剂注入管将支撑剂注入所述粉碎区和裂隙区,完成后,拆除所述支撑剂注入管,封堵所述炮孔;(4)在巷道四周钻出多个间隔分布的注浆孔,然后利用所述注浆孔进行注浆加固。本发明采用设备简单,操控方便、安全可靠,具有成本低、方便易行、操控简单、卸压效果明显、持续时间长等优点。

Description

一种高应力围岩巷道的卸压方法
技术领域
本发明涉及巷道施工领域,具体地说涉及一种高应力围岩巷道的卸压方法。
背景技术
随着煤炭开采逐步向深部发展,地层原岩应力不断升高,加之工作面回采后高次生应力的形成,巷道围岩应力集中将超过围岩自身极限强度,导致巷道失稳变形破坏,给安全生产带来严重威胁。
爆破松动卸压技术具有工艺简单、形式灵活多变、可控围岩范围大等优点,广泛应用于高应力软岩巷道卸压,可在一定程度上缓解高应力作用下巷道变形大的问题,但爆破后随着时间的增长,易出现变形逐渐恢复到爆破前的水平;究其根源是因为在长期高应力作用下,爆破粉碎区和裂隙区范围内的空隙逐渐被挤密,岩石在高应力作用下只能向巷道内运动,造成巷道围岩变形大、支护结构破坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现持久的卸压作用,保护巷道支护结构,保证巷道稳定的卸压方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种高应力围岩巷道的卸压方法,包括以下步骤:
(1)在巷道四周钻出多个间隔分布的炮孔,然后在所述炮孔内插入支撑剂注入管,并在所述炮孔内装入炸药和引爆装置,最后封堵所述炮孔;
(2)引爆所述炸药,所述炸药爆炸后在所述炮孔周围形成粉碎区和裂隙区;
(3)通过所述支撑剂注入管将支撑剂注入所述粉碎区和裂隙区,完成后,拆除所述支撑剂注入管,封堵所述炮孔;
(4)在巷道四周钻出多个间隔分布的注浆孔,然后利用所述注浆孔进行注浆加固。
进一步地,所述炮孔沿巷道的径向延伸,且多个所述炮孔沿巷道的周向间隔分布。
进一步地,多个所述炮孔分为长炮孔和短炮孔,且所述长炮孔和所述短炮孔交错分布。
进一步地,每相邻的所述长炮孔和所述短炮孔之间均分布有一个所述注浆孔。
进一步地,所述长炮孔的长度为8~10m,所述短炮孔的长度为3~5m。
进一步地,所述支撑剂为直径0.5~1.5mm的石英砂或陶粒。
进一步地,所述支撑剂注入管为钢管。
进一步地,所述支撑剂注入管伸至所述炮孔的孔底,所述支撑剂注入管上相应所述炮孔的爆炸粉碎区和裂隙区的位置处开有多个支撑剂排出孔。
进一步地,所述炸药的爆破作用范围仅在岩体内部。进一步地,所述炮孔的直径为42~110mm,所述炸药为煤矿许用水胶炸药、药卷直径27~63mm,所述引爆装置为雷管,所述雷管为1~5段煤矿许用电雷管。
本发明所述的“多个”均指至少两个。
本发明的有益效果体现在:
1.本发明结合了现有爆破卸压技术与支撑剂的优点,炸药爆炸后会在炮孔周围形成粉碎区和裂隙区,用支撑剂充填这些粉碎区和裂隙区,在高应力作用下,岩石会挤压粉碎区和裂隙区空隙中的支撑剂,但支撑剂的强度比岩石强度高,岩石出现新的裂纹,高应力得到释放,如此往复,实现持久的卸压作用,保证巷道稳定;
2.本发明通过注浆孔的注浆加固,则可以加固炮孔封堵范围岩体,使在高应力和支撑剂共同作用下形成的裂隙向远离巷道的方向扩展,到达长期卸压、保护巷道支护结构的目的;
3.本发明采用设备简单,操控方便、安全可靠,具有成本低、方便易行、操控简单、卸压效果明显、持续时间长等优点。
附图说明
图1是本发明一实施例中炮孔和注浆孔的布置及影响范围的剖面示意图。
图2是本发明一实施例中炮孔和注浆孔的布置及影响范围的横断面示意图。
图3是本发明一实施例中巷道底板钻孔布置平面示意图。
图4是爆破粉碎区内支撑剂及裂隙的示意图。
附图中各部件的标记为:100巷道;101长炮孔;102短炮孔;103注浆孔;104长炮孔内炸药的爆破作用范围;105短炮孔内炸药的爆破作用范围;106封孔器;107支撑剂注入管;201粉碎区;202支撑剂;203环向裂隙;204径向裂隙。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参见图1、图2和图3。
本发明高应力围岩巷道的卸压方法,包括以下步骤:
(1)在巷道100四周钻出多个间隔分布的炮孔,然后在所述炮孔内插入支撑剂注入管107,并在所述炮孔内装入炸药和引爆装置,最后封堵所述炮孔;
(2)引爆所述炸药,所述炸药爆炸后在所述炮孔周围形成粉碎区和裂隙区;
(3)通过所述支撑剂注入管107将支撑剂注入所述粉碎区和裂隙区,完成后,拆除所述支撑剂注入管107,封堵所述炮孔;
(4)在巷道100四周钻出多个间隔分布的注浆孔103,然后利用所述注浆孔103进行注浆加固。
本发明结合了现有爆破卸压技术与支撑剂的优点,参见图4,炸药爆炸后会在炮孔周围形成粉碎区201和裂隙区,裂隙区内分布有环向裂隙203和径向裂隙204,粉碎区和裂隙区范围之和即为炸药的爆破作用范围,用支撑剂202充填这些粉碎区和裂隙区,在高应力作用下,岩石会挤压粉碎区和裂隙区空隙中的支撑剂,但支撑剂的强度比岩石强度高,岩石出现新的裂纹,高应力得到释放,如此往复,实现持久的卸压作用,保证巷道稳定。
而通过注浆孔注入水泥浆或化学浆液,则可以加固炮孔封堵范围岩体,使在高应力和支撑剂共同作用下形成的裂隙向远离巷道的方向扩展,到达长期卸压、保护巷道支护结构的目的。为保证炮孔封堵范围岩体整体强度,采用两堵一注封孔器106对炮孔进行封堵,注入材料为水泥浆。
在一实施例中,所述炮孔沿巷道的径向延伸,且多个所述炮孔沿巷道的周向间隔分布。
在一实施例中,多个所述炮孔分为长炮孔101和短炮孔102,且所述长炮孔101和所述短炮孔102交错分布。相当于在每两个长炮孔之间布置一个短炮孔,这样设计,长炮孔内炸药的爆破作用范围104和短炮孔内炸药的爆破作用范围105相互交错,既增大了卸压范围,又保证了围岩的强度,避免大范围的爆破造成围岩失稳。
在一实施例中,每相邻的所述长炮孔和所述短炮孔之间均分布有一个所述注浆孔。这样设计能够更有效地加固炮孔封堵范围岩体,保护巷道支护结构。
在一实施例中,所述长炮孔101的长度为8~10m,所述短炮孔102的长度为3~5m。采用以上参数,能够保证距离巷道由近及远均可实现卸压功能,避免因部分炮孔爆破效果差、卸压作用不明显,而危及巷道稳定性。
在一实施例中,所述支撑剂为直径0.5~1.5mm的石英砂或陶粒。这种材料,其抗压强度高于巷道周边围岩的强度,且能长期承受压力不破碎、耐腐蚀。
在一实施例中,所述支撑剂注入管为钢管。钢管强度可靠,容易获得,在炸药爆炸时,不会受到破坏,从而能够在后续用于注入支撑剂。
在一实施例中,所述支撑剂注入管伸至所述炮孔的孔底,所述支撑剂注入管上相应所述炮孔的爆炸粉碎区和裂隙区的位置处开有多个支撑剂排出孔。这样设计,在注入支撑剂时,支撑剂由孔底段注入管排出孔进入开始注入孔底粉碎区和裂隙区,随着注入量的增大,逐渐充填整个爆炸粉碎区和裂隙区,避免上部注入时因粉碎区和裂隙区碎石堵塞充填范围不够,影响卸压效果。具体实施中,支撑剂排出孔采用直径10mm、间距100mm的设计。
在一实施例中,所述炸药的爆破作用范围仅在岩体内部。即仅在炸药周围形成粉碎区和裂隙区,巷道表面看不到开裂和抛掷现象,既保证了封堵范围巷道围岩、巷道支护结构和巷道内机具设备的安全,又不会因爆破动载过大而造成巷道失稳,炮孔堵塞长度可按(20~40)倍炮孔直径设计。
在一实施例中,所述炮孔的直径为42~110mm,所述炸药为煤矿许用水胶炸药、药卷直径27~63mm,所述引爆装置为雷管,所述雷管为1~5段煤矿许用电雷管。所述炸药装在炮孔底部,采用反向起爆方式,即装有雷管的炸药药卷放在炮孔最底部,爆轰波由孔底向外传播,增强炮孔底部的破坏作用。为得到较大的裂隙区范围,所述炮孔直径和炸药直径比值(即不耦合系数)控制在1.2~1.8。
在一实施例中,所述炮孔直径、炮孔长度、炮孔间距、抵抗线、装药结构和炸药直径、单个炮孔装药量根据巷道围岩的物理力学性质确定。因为对于既定的岩石,炸药威力越大,裂隙区范围越大,设计原则为两个长炮孔裂隙区之间存在3~5m的安全距离。裂隙区半径可按计算,式中:rt为裂隙扩展半径;Pr为应力波初始径向应力峰值,ν为岩石的泊松比;α为应力波衰减值,α=2-ν/(1-ν);D为炸药爆速;ρ0为炸药密度;rc为药卷半径;rb为炮眼半径;St为岩体抗拉强度;n为压力增大系数,8~11。则长炮孔间距a=2rt+(3~5)。
本发明将现有的爆破卸压技术与支撑剂的优点相结合,爆破后释放出岩体中所积聚的弹性变形能且产生粉碎区和裂隙区,粉碎区和裂隙区受压密实的过程就是高应力释放的过程,当粉碎区和裂隙区爆破产生的空隙被挤密后开始挤压支撑剂、并导致岩石破碎,形成新的裂隙,继续释放应力,保证卸压的持久性;炮孔间的注浆对巷道起到加固作用,保证巷道的稳定性,又能使新的裂隙向远离巷道的方向扩展;该卸压方法采用设备简单,成本低、操控方便、安全可靠,为高应力围岩巷道卸压提供了更优的选择。
应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明,并不用于限制本发明,本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高应力围岩巷道的卸压方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在巷道四周钻出多个间隔分布的炮孔,然后在所述炮孔内插入支撑剂注入管,并在所述炮孔内装入炸药和引爆装置,最后封堵所述炮孔;
(2)引爆所述炸药,所述炸药爆炸后在所述炮孔周围形成粉碎区和裂隙区;
(3)通过所述支撑剂注入管将支撑剂注入所述粉碎区和裂隙区,所述支撑剂的强度高于岩石的强度,完成后,拆除所述支撑剂注入管,封堵所述炮孔;
(4)在巷道四周钻出多个间隔分布的注浆孔,然后利用所述注浆孔进行注浆加固。
2.如权利要求1所述的高应力围岩巷道的卸压方法,其特征在于,所述炮孔沿巷道的径向延伸,且多个所述炮孔沿巷道的周向间隔分布。
3.如权利要求2所述的高应力围岩巷道的卸压方法,其特征在于,多个所述炮孔分为长炮孔和短炮孔,且所述长炮孔和所述短炮孔交错分布。
4.如权利要求3所述的高应力围岩巷道的卸压方法,其特征在于,每相邻的所述长炮孔和所述短炮孔之间均分布有一个所述注浆孔。
5.如权利要求3所述的高应力围岩巷道的卸压方法,其特征在于,所述长炮孔的长度为8~10m,所述短炮孔的长度为3~5m。
6.如权利要求1至5中任一项所述的高应力围岩巷道的卸压方法,其特征在于,所述支撑剂为直径0.5~1.5mm的石英砂或陶粒。
7.如权利要求1至5中任一项所述的高应力围岩巷道的卸压方法,其特征在于,所述支撑剂注入管为钢管。
8.如权利要求1至5中任一项所述的高应力围岩巷道的卸压方法,其特征在于,所述支撑剂注入管伸至所述炮孔的孔底,所述支撑剂注入管上相应所述炮孔的爆炸粉碎区和裂隙区的位置处开有多个支撑剂排出孔。
9.如权利要求1至5中任一项所述的高应力围岩巷道的卸压方法,其特征在于,所述炸药的爆破作用范围仅在岩体内部。
10.如权利要求1至5中任一项所述的高应力围岩巷道的卸压方法,其特征在于,所述炮孔的直径为42~110mm,所述炸药为煤矿许用水胶炸药、药卷直径27~63mm,所述引爆装置为雷管,所述雷管为1~5段煤矿许用电雷管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107083961B (zh) * 2017-05-10 2019-04-26 中国矿业大学 基于压裂圈的强地压巷道应力转移方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101545747A (zh) * 2009-05-03 2009-09-30 张志呈 定向卸压隔振爆破装药结构
CN101666241A (zh) * 2009-09-05 2010-03-10 中国矿业大学 一种区域瓦斯治理钻爆压抽一体化防突方法
WO2012115397A2 (ko) * 2011-02-21 2012-08-30 김경숙 폭압유도 제어장치를 이용한 발파공법 및 이 공법에 적용되는 폭압유도 제어장치
CN106225617A (zh) * 2016-08-09 2016-12-14 武汉大学 一种基于爆夯水压致裂的岩爆防治方法
CN104763432B (zh) * 2015-01-27 2017-03-15 安徽理工大学 一种高应力巷道围岩卸压控制大变形的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101545747A (zh) * 2009-05-03 2009-09-30 张志呈 定向卸压隔振爆破装药结构
CN101666241A (zh) * 2009-09-05 2010-03-10 中国矿业大学 一种区域瓦斯治理钻爆压抽一体化防突方法
WO2012115397A2 (ko) * 2011-02-21 2012-08-30 김경숙 폭압유도 제어장치를 이용한 발파공법 및 이 공법에 적용되는 폭압유도 제어장치
CN104763432B (zh) * 2015-01-27 2017-03-15 安徽理工大学 一种高应力巷道围岩卸压控制大变形的方法
CN106225617A (zh) * 2016-08-09 2016-12-14 武汉大学 一种基于爆夯水压致裂的岩爆防治方法

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