CN111706386A - 井下巷道岩爆主动防护方法以及井下巷道掘进方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及矿山工程技术领域，提供了一种井下巷道岩爆主动防护方法，包括如下步骤：S1，切割巷道掌子面，并对切割巷道掌子面顶帮围岩进行浮石清理；S2，待浮石清理完成后，及时对所述顶帮进行锚网支护，同时在开挖掌子面中上部挂设临时防护安全网；S3，在所述锚网支护结束后，采用锚杆对所述锚网进行锚固。提供了一种井下巷道掘进方法，包括Sa～Sd四个步骤。本发明采用主动防护，可以限制岩体在开挖扰动下产生岩爆时的飞溅碎屑对井下人员和设备带来直接伤害，确保了切割巷道施工的安全性，避免了岩爆灾害造成的损失，而且加固形式简单高效，降低了加固成本。
Description
技术领域
本发明涉及矿山工程技术领域，具体为一种井下巷道岩爆主动防护方法以及井下巷道掘进方法。
背景技术
在深部矿山开挖过程中，随着开采深度的增加，且受深部复杂地质环境的影响，深部岩爆灾害现象日益突出。由于岩爆灾害的产生具有突发性和猛烈性，尤其在井下切割巷道或独头巷道开拓过程中，受井下开挖空间限制作用，岩爆灾害的产生，将对掌子面附近工作人员和设备造成直接伤害。
由于井下切割巷道施工是为下步矿柱的形成和矿石的开采提供开采空间，如何在保障切割巷道施工安全的前提下，降低加固成本和岩爆灾害造成的损失，是现代矿山企业开采过程中急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种井下巷道岩爆主动防护方法以及井下巷道掘进方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种井下巷道岩爆主动防护方法，包括如下步骤：
S1，切割巷道掌子面，并对切割巷道掌子面顶帮围岩进行浮石清理；
S2，待浮石清理完成后，及时对所述顶帮进行锚网支护，同时在开挖掌子面中上部挂设临时防护安全网；
S3，在所述锚网支护结束后，采用锚杆对所述锚网进行锚固。
进一步，在切割巷道掌子面之前，先在采准平巷之间每间隔15m布置一条切割线，使得上一水平切割线与下一水平切割线错开成品字形，然后再沿各所述切割线切割所述巷道掌子面。
进一步，在切割之前，先进行钻爆泄压。
进一步，所述钻爆泄压具体为：
先划定宽度为3.5m，高度为2.5m的待钻爆泄压的面为工作面；
对该工作面进行多处钻孔，其中，各钻孔的深度均控制在5～7m之间，各钻孔的孔径均控制在70～90mm之间，相邻的钻孔间距均控制在0.5～0.7m之间；
然后再在每个钻孔中装药进行爆破，其中药的重量控制在1100～1300g之间；
待爆破完毕后采用人工凿岩。
进一步，采用的锚网的规格是2m×2m，采用的临时防护安全网的规格是6m×2m，采用的锚杆为1.5～2m长的管缝式锚杆。
进一步，在所述S2步骤中，采用的临时防护安全网为钢丝绳网，采用所述钢丝绳网覆盖包裹切割巷道掌子面中上部岩体。
进一步，在遇到顶帮情况较差时，所述锚网和所述锚杆永久支护，支护时托盘紧贴顶帮，且锚杆与顶板夹角不小于70°。
本发明实施例提供另一种技术方案：一种井下巷道掘进方法，包括如下步骤：
Sa，预先观察现场地质环境，分析井下岩爆特性，并布设合理的采掘工作面参数；
Sb，根据所述工作面的参数进行掘进工作，并在掘进的过程中采用如上述的井下巷道岩爆主动防护方法进行主动防护；
Sc，待此进尺掘进工作结束后，进行出矿工作；
Sd，待出矿工作完成后，再接着重复上述步骤进行下一进尺掘进工作。
进一步，在进行出矿工作前，对所述工作面进行人工排险，遇到人工无法清排时，采用撬毛机清排顶帮、装载机装矿以及挖机配合，清排结束后方可出矿。
进一步，在完成出矿工作后，对掌子面进行第二次人工清排。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用主动防护，可以限制岩体在开挖扰动下产生岩爆时的飞溅碎屑对井下人员和设备带来直接伤害，确保了切割巷道施工的安全性，避免了岩爆灾害造成的损失，而且加固形式简单高效，降低了加固成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种井下巷道岩爆主动防护方法的实施示意图；
图2为本发明实施例提供的一种井下巷道岩爆主动防护方法的钻爆泄压的实施示意图；
附图标记中：1-掌子面；2-钻孔；3-锚网；4-锚杆；5-临时防护安全网。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种井下巷道岩爆主动防护方法，包括如下步骤：S1，切割巷道掌子面1，并对切割巷道掌子面1顶帮围岩进行浮石清理；S2，待浮石清理完成后，及时对所述顶帮进行锚网3支护，同时在开挖掌子面1中上部挂设临时防护安全网5；S3，在所述锚网3支护结束后，采用锚杆4对所述锚网3进行锚固。在本实施例中，针对井下岩体开挖过程中，由于切割巷道掌子面1附近岩体因开挖扰动作用而应力集中，当围岩岩体应力集聚到一定程度后，在距掌子面1一至两倍井巷开挖尺寸距离内容易产生岩爆，岩爆的产生具有瞬时性、突发性，飞溅的岩爆碎屑将对掌子面1附近工作人员和设备造成直接的伤害。因此在本实施例中，采用主动防护方法，来解决上述问题，具体地，对切割巷道掌子面1顶帮围岩进行浮石清理、进行锚网3支护、挂临时防护安全网5以及锚杆4锚固，可以限制岩体在开挖扰动下产生岩爆时的飞溅碎屑对井下人员和设备带来的直接伤害。
以下为具体实施例：
作为本发明实施例的优化方案，在切割巷道掌子面1之前，先在采准平巷之间每间隔15m布置一条切割线，使得上一水平切割线与下一水平切割线错开成品字形，然后再沿各所述切割线切割所述巷道掌子面1。在本实施例中，处理采用上述的防护方法以外，在切割前，通过对相邻切割巷道进行“品”字形错开布置，可以降低开挖环境的围岩应力集中程度，以避免产生岩爆。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2，在切割之前，先进行钻爆泄压。具体地，所述钻爆泄压具体为：先划定宽度为3.5m，高度为2.5m的待钻爆泄压的面为工作面；对该工作面进行多处钻孔2，其中，各钻孔2的深度均控制在5～7m之间，各钻孔2的孔径均控制在70～90mm之间，相邻的钻孔2间距均控制在0.5～0.7m之间；然后再在每个钻孔2中装药进行爆破，其中药的重量控制在1100～1300g之间；待爆破完毕后采用人工凿岩。在本实施例中，不仅是在切割前对当时的工作面进行钻爆泄压，在出矿后继续掘进时也要再对当前的工作面进行钻爆泄压，具体地，可采用YY100J型潜孔机对切割巷道掌子面1中上方的应力集中部位进行钻孔2卸压，以降低掌子面1附近岩体的应力集中程度，进一步降低掌子面1的应力集中程度及岩爆产生烈度和频率，既对工作顶帮起到加固作用，也对掌子面1围岩的岩爆飞溅碎屑起到拦截作用，保证了作业人员不被岩爆产生的飞渣伤害，在降低防护成本的基础上，保障井下掘进工作的安全性。在实施的过程中，优选的钻孔2深度为6m，孔径为80mm，相邻的钻孔2间距为0.6m，装药重量为1200g，可以达到最佳的效果。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，采用的锚网3的规格是2m×2m，采用的临时防护安全网5的规格是6m×2m，采用的锚杆4为1.5～2m长的管缝式锚杆4。在本实施例中，锚网3规格2x2m，锚杆4优选为1.8m长，孔排距1x2m呈梅花形分布。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S2步骤中，采用的临时防护安全网5为钢丝绳网，采用所述钢丝绳网覆盖包裹切割巷道掌子面1中上部岩体。在本实施例中，临时防护安全网5还可以是软钢丝网，主要是柔性网，可以保证作业人员作业时如遇岩爆不被岩爆产生的飞渣伤害。
作为本发明实施例的优化方案，在遇到顶帮情况较差时，所述锚网3和所述锚杆4永久支护，支护时托盘紧贴顶帮，且锚杆4与顶板夹角不小于70°。在本实施例中，顶帮情况较差例如顶帮不稳定，遇到这种情况时可以考虑永久支护，支护时托盘必须紧贴顶板，锚杆4与顶板夹角不得小于70°，锚杆4孔深6m打完后将锚固剂塞入孔内再将6米长锚杆4放入孔内装上托盘用锚具将托盘与锚杆4锁紧完成支护。
本发明实施例提供一种井下巷道掘进方法，包括如下步骤：Sa，预先观察现场地质环境，分析井下岩爆特性，并布设合理的采掘工作面参数；Sb，根据所述工作面的参数进行掘进工作，并在掘进的过程中采用如上述的井下巷道岩爆主动防护方法进行主动防护；Sc，待此进尺掘进工作结束后，进行出矿工作；Sd，待出矿工作完成后，再接着重复上述步骤进行下一进尺掘进工作。在本实施例中，在掘进的过程中，采用上述的主动防护方法有效阻拦切割巷道岩爆飞溅出的碎屑，降低了作业人员被击伤的概率和工程成本，提高了掘进工作的安全性。
作为本发明实施例的优化方案，在进行出矿工作前，对所述工作面进行人工排险，遇到人工无法清排时，采用撬毛机清排顶帮、装载机装矿以及挖机配合，清排结束后方可出矿。另外，在完成出矿工作后，对掌子面1进行第二次人工清排。在本实施例中，采用撬毛机清排顶帮、装载机装矿以及挖机配合，可以提高回采速度，缩短作业时间。出矿结束后掌子面1人工二次清排再用挖机挖工作面，挖机挖需凿岩的工作面可防止在凿岩过程中因凿岩机振动而掉下来的矿石击伤作业人员。
作为本发明的实施例，宜昌某磷矿是沉积型磷矿岩，平均埋深586.18m。矿层连续稳定，呈缓倾斜向东南倾。矿层直接顶板为硅质白云岩，硬度高、性脆。受断层影响，节理发育，裂隙中多被方解石等杂质充填。巷道掘进及回采的过程中岩爆频繁，伴随着整个生产过程。通过对该矿区进行切割巷道主动防护的方法，布设合理的采场结构参数，见表1。
表1采场结构参数表
| 名称 | 参数(m) |
| 采准平巷间距 | 15 |
| 切割上山间距 | 15 |
| 顶柱宽度 | 10 |
| 底柱宽度 | 10 |
| 间柱宽度 | 8 |
| 断层边缘保安矿柱宽度 | 6 |
采用临时防护安全网5保护掘进工作面也非常重要，临时防护安全网5可以有效拦截轻微岩爆或中等程度岩爆所产生的弹射石块，在最大限度维持工作面原貌的情况下，较好地解决了崩塌、危岩、落石等灾害问题。其可靠的安全保障性、施工的快捷标准化和利于环保等综合技术优势，将对环境的破坏减到最小，最大限度的保护作业人员和设备的安全。
与传统的锚网3+锚杆4的永久性主动防护网相比，临时防护安全网5同样起到了预防岩爆的作用，打孔卸压，挂网维护，且成本低于永久支护，对于工作面处的中小型岩爆防护有效。
经过三个月的卸压试验，通过对岩爆切割巷道实施岩爆主动防护方法后，矿区切割岩爆总次数(后)与此前(前)同期相比明显下降，如下表2所示。
表2矿区切割岩爆总次数与此前同期岩爆频次对比表
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种井下巷道岩爆主动防护方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，切割巷道掌子面，并对切割巷道掌子面顶帮围岩进行浮石清理；
S2，待浮石清理完成后，及时对所述顶帮进行锚网支护，同时在开挖掌子面中上部挂设临时防护安全网；
S3，在所述锚网支护结束后，采用锚杆对所述锚网进行锚固。
2.如权利要求1所述的井下巷道岩爆主动防护方法，其特征在于：在切割巷道掌子面之前，先在采准平巷之间每间隔15m布置一条切割线，使得上一水平切割线与下一水平切割线错开成品字形，然后再沿各所述切割线切割所述巷道掌子面。
3.如权利要求1所述的井下巷道岩爆主动防护方法，其特征在于：在切割之前，先进行钻爆泄压。
4.如权利要求3所述的井下巷道岩爆主动防护方法，其特征在于，所述钻爆泄压具体为：
先划定宽度为3.5m，高度为2.5m的待钻爆泄压的面为工作面；
对该工作面进行多处钻孔，其中，各钻孔的深度均控制在5～7m之间，各钻孔的孔径均控制在70～90mm之间，相邻的钻孔间距均控制在0.5～0.7m之间；
然后再在每个钻孔中装药进行爆破，其中药的重量控制在1100～1300g之间；
待爆破完毕后采用人工凿岩。
5.如权利要求1所述的井下巷道岩爆主动防护方法，其特征在于：采用的锚网的规格是2m×2m，采用的临时防护安全网的规格是6m×2m，采用的锚杆为1.5～2m长的管缝式锚杆。
6.如权利要求1所述的井下巷道岩爆主动防护方法，其特征在于：在所述S2步骤中，采用的临时防护安全网为钢丝绳网，采用所述钢丝绳网覆盖包裹切割巷道掌子面中上部岩体。
7.如权利要求1所述的井下巷道岩爆主动防护方法，其特征在于：在遇到顶帮情况较差时，所述锚网和所述锚杆永久支护，支护时托盘紧贴顶帮，且锚杆与顶板夹角不小于70°。
8.一种井下巷道掘进方法，其特征在于，包括如下步骤：
Sa，预先观察现场地质环境，分析井下岩爆特性，并布设合理的采掘工作面参数；
Sb，根据所述工作面的参数进行掘进工作，并在掘进的过程中采用如权利要求1-7任一所述的井下巷道岩爆主动防护方法进行主动防护；
Sc，待此进尺掘进工作结束后，进行出矿工作；
Sd，待出矿工作完成后，再接着重复上述步骤进行下一进尺掘进工作。
9.如权利要求8所述的井下巷道掘进方法，其特征在于：在进行出矿工作前，对所述工作面进行人工排险，遇到人工无法清排时，采用撬毛机清排顶帮、装载机装矿以及挖机配合，清排结束后方可出矿。
10.如权利要求8所述的井下巷道掘进方法，其特征在于：在完成出矿工作后，对掌子面进行第二次人工清排。
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