CN103528444A - 一种采场岩爆卸压防治方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采场岩爆卸压防治方法,属于地下采矿技术领域。首先圈定高应力岩爆危险区作为***卸压区域,然后在***卸压区域所在的阶段运输水平施工凿岩巷道,向岩爆岩体钻凿孔径为80~200mm、孔深15~60m的簇状炮孔,最后在无补偿空间的条件下向炮孔中装药进行***,完成了岩爆危险区域卸压。它直接向岩爆危险区域钻孔***,卸掉岩体中的高应力,消除岩爆危险。
Description
技术领域
本发明涉及一种采场岩爆卸压防治方法,属于地下采矿技术领域。
背景技术
随着对资源需求量的增加和开采强度的不断加大,浅部资源日益减少,国内外许多矿山陆续进入深部资源开采状态。深部高地应力开采条件下,岩爆等动力灾害日趋增多。岩爆直接威胁施工人员及设备的安全,影响工程进度,成为深部开采中的一大地质灾害。如何降低或者消除围岩应力变化带来的岩爆动力灾害,是目前深部资源安全开采所急需解决的难题。因此,不断探索和改进岩爆防治方法,对矿井安全生产具有重要意义。
对于应力集中程度较高且已具有岩爆危险的岩层,常采用岩体卸压方法以减缓应力集中程度,改变岩爆发生的应力和强度条件。卸压***是对具有岩爆危险的局部区域,用***的方法缓解岩体应力集中程度的一种措施。卸压***属于内部***,主要作用是使岩体产生大量裂隙,使岩体的承载能力降低,岩体的应力重新分布,应力向周围区域及深部转移,在***区周围形成一定的卸压区域。目前,***卸压多用于巷道围岩卸压及煤岩体卸压,存在孔径和孔深较小,孔数少,卸压范围较小等问题。
《东北大学学报(自然科学版)》杂志2012年33卷第6期中“二道沟金矿采场岩爆控制试验”一文中介绍了一种采场岩爆控制方案,用卸压的方法消除上盘楔形体产生的高应力,在圈定的高应力围岩的上部中段布置中深孔崩落围岩。在15中段1511采场试验方案中,卸压工程布置在14中段运输水平,按15中段1511采场回采工作面在该水平的投影位置确定卸压范围,设计和施工凿岩巷道、切割巷道,用YGZ-90型导轨式凿岩机在穿脉凿岩巷道凿上向扇形中深孔,以切割巷道为自由面,崩落14中段围岩形成卸压空间,其下部1511采场上盘围岩实现了卸压。其不足之处是需要施工大量凿岩巷道和切割巷道,掘进工程量大,采用接杆凿岩炮孔直径和孔深小、卸压范围有限。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种采场岩爆卸压防治方法,它直接向岩爆危险区域钻孔***,卸掉岩体中的高应力,消除岩爆危险。
本发明是通过以下技术方案实现的,包括以下步骤:
(1)圈定高应力区域作为岩爆危险区域,进行***卸压;
(2)在***卸压区域所在的阶段运输水平施工凿岩巷道;
(3)向岩爆岩体钻凿孔径为80~200mm、孔深15~60m的簇状炮孔;
(4)在无补偿空间的条件下向炮孔中装药进行***,完成了岩爆危险区域卸压。
所述圈定高应力危险区域的方法是首先进行岩石力学实验,分析工程区岩体岩爆倾向性,通过工程区三维地应力测量或三维数值模拟手段,得出应力分布规律,划分出高应力区域,预测工程区发生岩爆的具***置,作为岩爆卸压解危的区域。
所述凿岩巷道为符合凿岩设备工作要求的巷道或专用的硐室,断面规格为(3~4)×(3~4)米,并布置在岩爆危险区域所在的阶段运输水平。
所述簇状炮孔由多个炮孔呈放射状或伞状布置,以凿岩位置为中心,向岩爆岩体呈放射状布置,炮孔分布有3~10列,每列有3~8个炮孔成扇形分布。
所述每个炮孔的倾角为5~90°,孔底距为5~12m,由QZJ100B型地下潜孔钻机钻凿。
所述炮孔的***分为3~8次进行,每次炮孔装药系数为0.3~0.7、堵塞系数为0.3~0.6。
所述无补偿空间的条件是不预留开凿的用于容纳被***矿石碎胀出的体积空间。
与现有技术相比,本发明的有益效果是,在凿岩巷道中施工簇状深孔,不需频繁移动凿岩机,节省大量的凿岩巷道工程;在无补偿空间条件下***,无需切割巷道和切割立槽,掘进成本低;炮孔直径和深度大,卸压范围大。采用簇状深孔***卸压方法能够从根本上改变上盘岩体的应力分布状态。采用深孔卸压技术后,改变了岩体的应力分布状态,使应力峰值远离采场,能够有效对矿山深部岩爆危险区进行卸压,防治岩爆的发生。
附图说明
图1是本发明的实施方式一的岩爆卸压防治示意图;
图2是本发明图1的A-A面剖视示意图。
图中:1-岩爆危险区域,2-阶段运输巷道,3-凿岩巷道,4-炮孔,5-矿体边界,6-炮孔装药段。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步说明。
实施方式一:如图1和2所示,某深部矿体,平均水平厚度12米,平均倾角65o,图中1为圈定的岩爆危险区域,2为阶段运输巷道,3为穿脉凿岩巷道,4为束状炮孔,5为矿体上下盘边界,6为炮孔的装药段。本实施方式的具体步骤包括:
(1)圈定高应力区域作为岩爆危险区域,进行***卸压;首先进行岩石力学实验,分析工程区岩体岩爆倾向性,通过工程区三维地应力测量手段,得出应力分布规律,划分出高应力区域,预测工程区可能发生岩爆的具***置,作为岩爆卸压解危的区域。选择此岩爆危险区域1为***卸压对象,进行卸压工程设计;
(2)在***卸压区域所在的阶段运输水平施工凿岩硐室,从岩爆危险区域1所在的阶段运输巷道2施工凿岩巷道3,凿岩巷道3的规格为4×3米;
(3)向岩爆危险区域1岩体钻凿孔径为100mm、孔深31~53m的簇状炮孔3,簇状炮孔3由多个炮孔呈放射状或伞状布置,以凿岩机为中心,向岩爆岩体呈放射状布置,炮孔分布有9列,每列有6个炮孔成扇形分布;每个炮孔的倾角为20~86°,孔底距为8~10m,由QZJ100B型地下潜孔钻机钻凿。如图2所示,确定的炮孔参数如下:如第5列6个孔的倾角和孔深分别为:5-a:20°/31m;5-b:37°/38m;5-c:52°/50m;5-d:63°/53m;5-e:74°/49m;5-f:86°/47m。
(4)在无补偿空间的条件下向炮孔中装药进行***,54个炮孔分6次起爆,采用不耦合装药,药卷直径80mm,装药系数0.5-0.6,炮泥堵塞系数为0.4,用双导爆索起爆,在没有补偿空间的条件下起爆,***后在炮孔周围的岩体中形成裂隙,降低了岩爆危险区的应力集中程度。
(5)实施岩爆危险区卸压***后,岩爆岩体中积聚的能量大幅度降低,周围的应力分布发生了较大的变化,采用数值模拟方法对***前后的应力分布进行了模拟分析,结果表明岩体应力由卸压***前的 16~25MPa 变为 12~19MPa,比卸压***前下降4~6MPa。因此,采用簇状孔***后,能够降低上覆岩层的应力,具有明显的卸压效果。
实施方式二:本实施方式的采场岩爆卸压防治方法为:
(1)圈定高应力区域作为岩爆危险区域,进行***卸压;首先进行岩石力学实验,分析工程区岩体岩爆倾向性,通过工程区三维数值模拟手段,得出应力分布规律,划分出高应力区域,预测工程区可能发生岩爆的具***置,作为岩爆卸压解危的区域。
(2)在***卸压区域所在的阶段运输水平施工凿岩巷道,凿岩巷道为符合凿岩设备工作要求的巷道,断面规格为3×3.3米;
(3)向岩爆岩体钻凿孔径为80mm、孔深60m的簇状炮孔,簇状炮孔由多个炮孔呈放射状或伞状布置,以凿岩机为中心,向岩爆岩体呈放射状布置,炮孔分布有10列,每列有3个炮孔成扇形分布,每个炮孔的倾角为5~70°,孔底距为8~12m,由QZJ100B型地下潜孔钻机钻凿;
(4)在无补偿空间的条件下向炮孔中装药进行***,炮孔的***分为3次进行,每次炮孔装药系数为0.3~0.5、堵塞系数为0.3~0.4,完成了岩爆危险区域卸压。
(5)为了检验卸压***的效果,在距***孔2.5 m的位置利用检测孔窥视卸压区岩体不同深度的***效果。通过检测孔中的裂隙分布,发现深孔卸压***破坏了工程区岩体的致密性和完整性,弱化了坚硬岩体的强度,降低了岩体中积聚的弹性变形能,使得岩爆的危险性和强度减弱。
实施方式三:本实施方式的采场岩爆卸压防治方法为:
(1)圈定高应力区域作为岩爆危险区域,进行***卸压;
首先进行岩石力学实验,分析工程区岩体岩爆倾向性,通过工程区三维地应力测量,三维数值模拟等手段,得出应力分布规律,划分出高应力区域,预测工程区可能发生岩爆的具***置,作为岩爆卸压解危的区域。
(2)在***卸压区域所在的阶段运输水平施工凿岩巷道,凿岩巷道为符合凿岩设备工作要求的巷道,断面规格为3.5×4米;
(3)向岩爆岩体钻凿孔径为200mm、孔深15m的簇状炮孔,簇状炮孔由多个炮孔呈束状或伞状布置,以凿岩机为中心,向岩爆岩体呈放射状布置,炮孔分布有3列,每列有8个炮孔成扇形分布,每个炮孔的倾角为60~90°,孔底距为5~10m,由QZJ100B型地下潜孔钻机钻凿;
(4)在无补偿空间的条件下向炮孔中装药进行***,炮孔的***分为8次进行,每次炮孔装药系数为0.5~0.7、堵塞系数为0.4~0.6,完成了岩爆卸压。
(5)***前后地应力的测试结果表明:***前最大主应力为27MPa,卸压***后为19MPa,采用本发明卸压***技术可将高应力危险区的地应力转移到围岩深部,使工程区周围处于一个较的应力区。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种采场岩爆卸压防治方法,其特征在于具体步骤包括:
(1)圈定高应力区域作为岩爆危险区域,进行***卸压;
(2)在***卸压区域所在的阶段运输水平施工凿岩巷道;
(3)向岩爆岩体钻凿孔径为80~200mm、孔深15~60m的簇状炮孔;
(4)在无补偿空间的条件下向炮孔中装药进行***,完成了岩爆危险区域卸压。
2.根据权利要求1所述的采场岩爆卸压防治方法,其特征在于:所述圈定高应力危险区域的方法是首先进行岩石力学实验,分析工程区岩体岩爆倾向性,通过工程区三维地应力测量或三维数值模拟手段,得出应力分布规律,划分出高应力区域,预测工程区发生岩爆的具***置,作为岩爆卸压解危的区域。
3.根据权利要求1所述的采场岩爆卸压防治方法,其特征在于:所述凿岩巷道为符合凿岩设备工作要求的巷道或专用的硐室,断面规格为(3~4)×(3~4)米,并布置在岩爆危险区域所在的阶段运输水平。
4.根据权利要求1所述的采场岩爆卸压防治方法,其特征在于:所述簇状炮孔由多个炮孔呈放射状或伞状布置,以凿岩位置为中心,向岩爆岩体呈放射状布置,由3~10列炮孔组成,每列有3~8个炮孔成扇形分布。
5.根据权利要求1或3所述的采场岩爆卸压防治方法,其特征在于:所述每个炮孔的倾角为5~90°,孔底距为5~12m。
6.根据权利要求1所述的采场岩爆卸压防治方法,其特征在于:所述炮孔的***分为3~8次进行,每次炮孔装药系数为0.3~0.7、堵塞系数为0.3~0.6。
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