一種高應力巷道圍巖變形控制方法
2023-05-29 15:37:41
專利名稱：一種高應力巷道圍巖變形控制方法
技術領域：
本發明屬於礦山巷道施工的一種方法，適用於礦山大埋深或高地應力的地質條件下的巷道工程。
背景技術：
隨著礦山開採深度越來越大，地質環境更加複雜，導致地應力增加、破碎巖體增力口、湧水量加大、地溫升高、突發性災害事故增加、作業環境惡化等一系列問題。對礦山巷道圍巖變形更加嚴重，如何有效控制礦山深部巷道圍巖變形的問題受到國內外專家學者關注。深部複雜的地質條件和力學環境，造成巷道圍巖穩定性難以控制，支護困難，使用期變形破壞嚴重，迫使礦山企業陷入多次修復與嚴重影響正常生產的困境，同時多次修護更易造成礦山深部巷道圍巖的多次擾動更不利於巷道的變形控制。目前對於礦山深部巷道圍巖變形控制主要採用柔性支護結構，如錨索網梁聯合支護、可縮性金屬支架、開挖卸壓巷道等方法。這些方法都存在成本高，支護效果不理想等問題。對於大埋深或高地應力地質條件下的巷道工程如何降低深部圍巖對支護結構和淺部圍巖的作用力，同時由深部圍巖承擔一部分高地應力的問題，這將是解決礦山深部巷道圍巖變形一種有效方法。
發明內容
本發明的目的在於提供一種適用於礦山大埋深或高地應力的地質條件下的礦山巷道圍巖變形控制的方法。為實現上述目的，本發明的技術方案是:通過在巷道圍巖內採用鑽孔卸壓，通過卸壓區域壓力監測確定是否到達卸壓效果。如果鑽孔卸壓未達到預期效果，則採用預裂爆破技術在巷道圍巖內形成卸壓槽，並在卸壓槽內充填圍巖變形緩衝材料，同時在卸壓槽內埋設壓力傳感器和布設圍巖變形監測斷面以監測卸壓效果。在巷道圍巖內打卸壓鑽孔和在預定卸壓區域內安裝壓力傳感器。如果鑽孔卸壓未達到預期效果，在巷道圍巖卸壓鑽孔採用預裂爆破，鑽孔之間採用間隔裝藥，利用未裝藥的鑽孔作為導向孔。在卸壓槽內充填圍巖變形緩衝材料，如木材、鋼管、塑料管等。在卸壓槽內採用水泥砂漿埋設壓力傳感器，傳感器可以採用液壓型、光電型等。在巷道未安裝支護結構之前進行施工卸壓槽，在安裝支護結構的過程中對卸壓槽進行充填和安裝壓力傳感器。本發明的有益技術效果在於:能有效控制礦山大埋深或高地應力的地質條件下的礦山巷道圍巖變形；降低深部圍巖對支護結構和淺部圍巖的作用力；由深部圍巖承擔一部分高地應力；改變礦山大埋深或高 地應力的地質條件下的巷道多次修復困境。
本發明使用於以下類型採煤工作面的回採巷道:①高地應力地質環境。②礦山埋深大的地質環境。③存在底臌的巷道。④、存在有巖爆的巷道工程。
圖1為本發明的巷道卸壓槽充填示意圖。圖2為本發明的巷道卸壓槽埋設的壓力傳感器示意圖。圖3巷道圍巖開挖卸壓槽爆破鑽孔布置示意圖。圖4沿巷道軸向圍巖卸壓槽布置示意圖。圖中:1_巷道2-卸壓槽3-充填材料4-壓力表5-壓力傳感器6_爆破鑽孔7_支護結構
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步說明。
圍巖卸壓機理:採用人為的措施改變巷道圍巖的應力狀態，使巷道的淺部圍巖處於應力降低區，使巷道的淺部圍巖與深部巖體脫離，原來處於高應力狀態的巖層卸載，將應力轉移到圍巖深部。從而減緩、降低巷道淺部圍巖所受到的應力作用水平。圍巖卸壓的方法:按照採用卸壓方法的不同分為爆破卸壓、鑽孔卸壓和切割槽卸壓等形式；按照卸壓位置的不同可分為底板卸壓、側幫卸壓及全斷面卸壓及附近開挖工程卸壓等形式。圍巖卸壓適用條件:主要有高地應力地質環境、礦山埋深大的地質環境、存在底臌的巷道、存在有巖爆的巷道工程等。圍巖卸壓施工方法:首先，通過巷道圍巖應力計算確定是否屬於高應力巷道，該應力計算需要結合圍巖強度，巷道埋深、地質構造，是否存在應力集中區域等條件綜合考慮。其次，確定卸壓鑽孔間距、卸壓鑽孔直徑、卸壓孔排數及排距、卸壓鑽孔深度、卸壓鑽孔的位置等相關參數。第三，埋設壓力傳感器(5)，根據卸壓孔位置的不同合理布置壓力傳感器
(5)的位置。以監測鑽孔卸壓的效果。第四，根據壓力傳感器(5)的監測數據分析確定鑽孔卸壓是否能達到預期效果。第五，如果沒有達到預期卸壓效果，採用預裂爆破充填卸壓方法，即在原有卸壓鑽孔中採用爆破方法開挖卸壓槽(2)，並對其進行充填，以達到卸壓的目的。圍巖卸壓效果分析:巷道圍巖卸壓的最終效果要通過卸壓前後巷道圍巖變形和卸壓範圍應力監測數據的比較來確定是否達到了巷道圍巖卸壓。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的工程技術人員在本發明的技術範圍內，可做一些變換，如鑽孔位置、鑽孔排數、卸壓槽位置等，都應該作為侵犯本發明的保護範圍。因此本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
權利要求
1.一種高應力巷道圍巖變形控制方法的其特徵在於:通過在巷道圍巖內採用鑽孔卸壓，通過卸壓區域壓力監測確定是否到達卸壓效果。如果鑽孔卸壓未達到預期效果，則採用預裂爆破技術在巷道圍巖內形成卸壓槽，並在卸壓槽內充填圍巖變形緩衝材料，同時在卸壓槽內埋設壓力傳感器和布設圍巖變形監測斷面以監測卸壓效果。
2.根據權利要求1所述的一種高應力巷道圍巖變形控制方法，其特徵在於:在巷道圍巖內打卸壓鑽孔和在預定卸壓區域內安裝壓力傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種高應力巷道圍巖變形控制方法，其特徵在於:如果鑽孔卸壓未達到預期效果，在巷道圍巖卸壓鑽孔採用預裂爆破，鑽孔之間採用間隔裝藥，利用未裝藥的鑽孔作為爆破導向孔。
4.根據權利要求1所述的一種高應力巷道圍巖變形控制方法，其特徵在於:在卸壓槽內充填圍巖變形緩衝材料。
5.根據權利要求1所述的一種高應力巷道圍巖變形控制方法，其特徵在於:在卸壓槽內採用水泥砂漿埋設壓力傳感器，傳感器可以採用液壓型、光電型等。
6.根據權利要求1所述的一種高應力巷道圍巖變形控制方法，其特徵在於:在巷道未安裝支護結構之前進行施工卸壓槽，在安裝支護結構的過程中進行卸壓槽充填和安裝壓力傳感器。
全文摘要
本發明屬於礦山巷道圍巖變形控制的一種方法，該方法主要包括鑽孔卸壓，圍巖壓力監測，預裂切割爆破，缷壓槽充填和圍巖變形監測。發明的特徵在於通過在巷道圍巖內採用鑽孔缷壓，通過卸壓區域壓力監測確定是否到達卸壓效果。如果鑽孔缷壓未達到預期效果，則採用預裂爆破技術在巷道圍巖內形成卸壓槽，並在缷壓槽內充填圍巖變形緩衝材料，同時在缷壓槽內埋設壓力傳感器和布設圍巖變形監測斷面以監測缷壓效果。本發明能有效控制礦山大埋深或者高地應力的地質條件下巷道圍巖變形，保證礦山高地應力環境中的巷道能在生產期間正常使用。
文檔編號E21F17/00GK103216265SQ20131014551
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月24日 優先權日2013年4月24日
發明者劉增輝, 孟祥瑞, 馮英華, 趙光明, 高召寧, 王向前, 孟龍, 楊敏 申請人:安徽理工大學