CN113266366A - 一种冲击地压巷道液压棒自动化防治控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于采矿工程领域，具体是一种冲击地压巷道液压棒自动化防治控制方法。S1～建立数值计算模型，确定巷道支护参数。S2～巷道掘进。S3～巷道支护系统安装。S4～液压棒安装孔钻打与液压棒安装。S5～对液压系统管路进行密闭性检测。S6～液压棒注压。S7～液压棒压力调控：观察矿用乳化液泵压力示数，对压力进行调节。S8～循环操作步骤S2‑S7，直至巷道全部支护完毕。本发明利用液压棒的压力可调节，当巷道底板应力较小时，较大的液压棒压力可以对巷道围岩进行预压裂，在围岩中制造微小裂缝，为集中的应力提供一定的变形空间，起到延缓巷道围岩应力集中的作用。
Description
技术领域
本发明属于采矿工程领域，具体是一种冲击地压巷道液压棒自动化防治控制方法。
背景技术
在受到采场采动与巷道掘进扰动影响下，巷道围岩内部应力回重新分布甚至积聚，在大量能量积聚时，应力瞬间释放轻则导致巷道支护体失效，重则发生严重的冲击地压事故。为保证具有冲击倾向矿井的巷道的安全使用，我国通常使用的方法为煤层爆破卸压、钻孔卸压和诱发爆破等。爆破卸压等冲击地压防治措施对矿井生产条件要求较高，在高瓦斯矿井则不能使用；钻孔卸压等措施在一定程度上能够减缓巷道围岩应力积聚，但效果较差，难以从根源上解决巷道冲击地压的防治。
基于上述冲击地压防治措施存在的不足，提出一种冲击地压巷道液压棒自动化防治控制的装置。通过使用液压棒的方法，改善了巷道围岩应力集中状态，极大程度的减缓了围岩内部应力释放过程，杜绝了巷道冲击地压事故的力学基础。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供一种冲击地压巷道液压棒自动化防治控制方法。
本发明采取以下技术方案：一种冲击地压巷道液压棒自动化防治控制方法，包括以下步骤。
一种冲击地压巷道液压棒自动化防治控制方法，包括以下步骤。
S1～建立数值计算模型，模拟巷道掘进与工作面开挖过程，确定巷道内部应力分布规律与应力集中区域；并结合理论计算，确定巷道支护参数。
S2～巷道掘进：按照巷道掘进设计沿煤层底板掘进巷道，并进行临时支护，防止巷道坍塌。
S3～巷道支护系统安装：按照支护设计，采用锚索、锚杆以及金属网的材料对巷道进行支护。
S4～液压棒安装孔钻打与液压棒安装：根据数值模拟计算结果，在巷道帮部与顶板应力集中区域正对的巷道表面钻打液压棒安装孔，并将液压棒置入液压棒安装孔中。
S5～采用进液管路连接液压棒进液口与矿用乳化液泵出液口相连，使用回液管路将液压棒出液口与矿用乳化液泵出液口连接，同时在液压棒卸压管路上安装卸压阀，同时对液压系统管路进行密闭性检测。
S6～液压棒注压：采用矿用乳化液泵向液压棒打压，至40MPa，对巷道围岩施加压力。
S7～液压棒压力调控：观察矿用乳化液泵压力示数，对压力进行调节。
S8～循环操作步骤S2-S7，直至巷道全部支护完毕。
步骤S7中，计算原岩应力，以两倍原岩应力液压棒内的初始液压值，当液压棒内压力持续介于一倍到两倍原岩应力之间时，则说明巷道围岩应力还未明显集中，此时通过增大矿用乳化液泵供液压力，对液压棒安装孔围岩进行加压压裂，实现巷道围岩内部裂隙的二次发育；当液压棒内部压力持续介于两倍到四倍原岩应力时，则说明巷道围岩应力正在集中，此时利用液压棒随围岩内部应力增大而增大的特性，对围岩内部应力进行抵消，减缓应力集中速度；当液压棒内部压力大于四倍原岩应力时，这说明此时巷道围岩应力集中以达到一定程度，此时液压棒泄压阀自动开启，液压棒缓慢卸压，让出一定变形空间，为围岩内部集中应力提供变形空间，使围岩内部积聚能量缓慢释放；当液压棒内部压力小于原岩应力时，说明液压棒周围岩体内部应力已经卸载。
安装孔的直径为0.305m，孔深为3m。
液压棒由厚度为5mm的不锈钢整体浇铸而成，极限强度为50MPa，其直径为0.3m，长度为3m，同时在液压棒外侧浇筑进液口、回液口、卸压管用于安装卸压阀，并通过进液管路与回液管路连接至矿用乳化液泵。
矿用乳化液泵的液压油箱储量安装有流量传感器，液压油损失超过液压棒容积的四分之三，则触发巷道预警，提醒对巷道进行紧急处置；其中，紧急处置方式至少包括人员撤离、拔出液压棒以及紧急对巷道进行起底作业。
与现有技术相比，本发明利用液压棒的压力可调节，当巷道底板应力较小时，较大的液压棒压力可以对巷道围岩进行预压裂，在围岩中制造微小裂缝，为集中的应力提供一定的变形空间，起到延缓巷道围岩应力集中的作用；当巷道应力较大时，液压棒卸压阀自动开启，液压棒带压内缩，让出部分变形空间，对应力进行释放，缓解巷道围岩应力集中，有效防止了巷道围岩应力集中，杜绝巷道冲击地压的发生；当巷道应力适中时，液压棒内压力由矿用乳化液泵自动化控制，可在较大幅度内对围岩内部应力进行缓慢释压作业。同时，拥有冲击地压预警机构，可以对巷道安全使用进行智能监测。
附图说明
图1为本发明一种冲击地压巷道液压棒自动化防治控制的装置的实施结构示意图；
图2为本发明一种冲击地压巷道液压棒自动化防治控制的装置液压棒总装图；
图3为液压棒的主视图；
图4为液压棒的左视图；
图5为液压棒的底视图；
图中1-巷道底板，2-煤层，3-巷道顶板，4-巷道，5-锚杆，6-液压棒，7-矿用乳化液泵，8-液压棒卸压阀， 9-液压棒进液口，10-进液管路，11-矿用液压油泵出液口，12-液压棒回液口，13-回液管路，14-矿用液压油泵回液口，15-管路挂钩。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。
参阅图1，为实现上述目的，本发明提供一种基于自动化液压棒的冲击地压巷道防治的控制装置。包括巷道支护系统和自动化液压棒系统；其中， 巷道支护系统包括巷道顶板与两帮的锚杆15等部分；所述自动化液压棒系统包括液压棒6、进液管路10、回液管路13、液压棒卸压阀8和矿用乳化液泵7，所述液压棒6设置于巷道围岩内部，液压棒外侧设置有液压棒进液口9、液压棒卸压阀8和液压棒回液口12，矿用乳化液泵7安设于巷道底板1，通过进液管路10将液压棒进液口9与矿用乳化液泵出液口14连接，通过回液管路13将液压棒回液口12与矿用乳化液泵回液口11连接，进液管路10与回液管路13采用管路挂钩15进行固定。
进一步的，巷道支护系统依据理论计算与数值模拟综合确定。
进一步的，液压棒由厚度为5mm的不锈钢整体浇铸而成，极限强度为50MPa，其直径为0.3m，长度为3m，同时在液压棒外侧浇筑进液口9、回液口12、卸压管用于安装卸压阀8，并通过进液管路10与回液管路13连接至矿用乳化液泵7。
为实现上述目的，一种冲击地压巷道液压棒自动化防治控制方法，包括以下步骤。
S1～建立数值计算模型，模拟巷道掘进与工作面开挖过程，确定巷道内部应力分布规律与应力集中区域；并结合理论计算，确定巷道支护参数。
S2～巷道掘进：按照巷道掘进设计沿煤层底板掘进巷道，并进行临时支护，防止巷道坍塌。
S3～巷道支护系统安装：按照支护设计，采用锚索、锚杆以及金属网的材料对巷道进行支护。
S4～液压棒安装孔钻打与液压棒安装：根据数值模拟计算结果，在巷道帮部与顶板应力集中区域正对的巷道表面钻打液压棒安装孔，并将液压棒置入液压棒安装孔中。
S5～采用进液管路连接液压棒进液口与矿用乳化液泵出液口相连，使用回液管路将液压棒出液口与矿用乳化液泵出液口连接，同时在液压棒卸压管路上安装卸压阀，同时对液压系统管路进行密闭性检测。
S6～液压棒注压：采用矿用乳化液泵向液压棒打压，至40MPa，对巷道围岩施加压力。
S7～液压棒压力调控：观察矿用乳化液泵压力示数，对压力进行调节。
以埋深为800m的巷道为例进行说明，当巷道埋深为800m时，原岩应力
。以40 MPa为液压棒内的初始液压值，当液压棒内压力持续介于20~40 MPa时，则说明巷道围岩应力还未明显集中，此时应当通过增大矿用乳化液泵供液压力以使液压棒内压力达到70MPa，此时液压棒体积膨胀，对液压棒安装孔围岩进行加压压裂，实现巷道围岩内部裂隙的二次发育，放慢巷道围岩内部应力集中过程，减缓冲击地压事故发生几率；当液压棒内部压力持续介于40~80 MPa时，则说明巷道围岩应力正在集中，此时应当利用液压棒随围岩内部应力增大而增大的特性，对围岩内部应力进行抵消，减缓应力集中速度；当液压棒内部压力大于80MPa时，这说明此时巷道围岩应力集中以达到一定程度，此时液压棒泄压阀自动开启，液压棒缓慢卸压，让出一定变形空间，为围岩内部集中应力提供变形空间，使围岩内部积聚能量缓慢释放，从而杜绝了冲击地压事故发生的力学根源；当液压棒内部压力小于20MPa时，说明液压棒周围岩体内部应力已经卸载。
S8～循环操作步骤S2-S7，直至巷道全部支护完毕。
进一步地，矿用乳化液泵压力由现场调节，如出现压力持续与数值模拟计算中的集中应力示数相当，适当减小液压泵供液压力，缓慢释放巷道围岩应力。
进一步的，矿用乳化液泵压力由现场调节，如出现压力较小情况，则适当增加液压泵供液压力，对巷道围岩进行预压裂。
进一步的，矿用乳化液泵的液压油箱储量安装有流量传感器，如液压油损失超过液压棒容积的四分之三，则触发巷道预警，提醒对巷道进行紧急处置；其中，紧急处置方式至少包括人员撤离、拔出液压棒以及紧急对巷道进行起底作业。
Claims (5)
1.一种冲击地压巷道液压棒自动化防治控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1～建立数值计算模型，模拟巷道掘进与工作面开挖过程，确定巷道内部应力分布规律与应力集中区域；并结合理论计算，确定巷道支护参数；
S2～巷道掘进：按照巷道掘进设计沿煤层底板掘进巷道，并进行临时支护，防止巷道坍塌；
S3～巷道支护系统安装：按照支护设计，采用锚索、锚杆以及金属网的材料对巷道进行支护；
S4～液压棒安装孔钻打与液压棒安装：根据数值模拟计算结果，在巷道帮部与顶板应力集中区域正对的巷道表面钻打液压棒安装孔，并将液压棒置入液压棒安装孔中；
S5～采用进液管路连接液压棒进液口与矿用乳化液泵出液口相连，使用回液管路将液压棒出液口与矿用乳化液泵出液口连接，同时在液压棒卸压管路上安装卸压阀，同时对液压系统管路进行密闭性检测；
S6～液压棒注压：采用矿用乳化液泵向液压棒打压，至40MPa，对巷道围岩施加压力；
S7～液压棒压力调控：观察矿用乳化液泵压力示数，对压力进行调节；
S8～循环操作步骤S2-S7，直至巷道全部支护完毕。
2.根据权利要求1所述的冲击地压巷道液压棒自动化防治控制方法，其特征在于：所述的步骤S7中，计算原岩应力，以两倍原岩应力液压棒内的初始液压值，当液压棒内压力持续介于一倍到两倍原岩应力之间时，则说明巷道围岩应力还未明显集中，此时通过增大矿用乳化液泵供液压力，对液压棒安装孔围岩进行加压压裂，实现巷道围岩内部裂隙的二次发育；当液压棒内部压力持续介于两倍到四倍原岩应力时，则说明巷道围岩应力正在集中，此时利用液压棒随围岩内部应力增大而增大的特性，对围岩内部应力进行抵消，减缓应力集中速度；当液压棒内部压力大于四倍原岩应力时，这说明此时巷道围岩应力集中以达到一定程度，此时液压棒泄压阀自动开启，液压棒缓慢卸压，让出一定变形空间，为围岩内部集中应力提供变形空间，使围岩内部积聚能量缓慢释放；当液压棒内部压力小于原岩应力时，说明液压棒周围岩体内部应力已经卸载。
3.根据权利要求2述的冲击地压巷道液压棒自动化防治控制方法，其特征在于：所述的安装孔的直径为0.305m，孔深为3m。
4.根据权利要求3述的冲击地压巷道液压棒自动化防治控制方法，其特征在于：所述的液压棒由厚度为5mm的不锈钢整体浇铸而成，极限强度为50MPa，其直径为0.3m，长度为3m，同时在液压棒外侧浇筑进液口（9）、回液口（12）、卸压管用于安装卸压阀（8），并通过进液管路（10）与回液管路（13）连接至矿用乳化液泵（7）。
5.根据权利要求4述的冲击地压巷道液压棒自动化防治控制方法，其特征在于：所述的矿用乳化液泵（7）的液压油箱储量安装有流量传感器，液压油损失超过液压棒容积的四分之三，则触发巷道预警，提醒对巷道进行紧急处置；其中，紧急处置方式至少包括人员撤离、拔出液压棒以及紧急对巷道进行起底作业。
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| CN113266366B (zh) | 2022-05-17 |
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