专利名称：煤矿构造应力区层状巷道底板冲击地压防治方法
技术领域：
本发明属于煤矿开采技术领域，特别是一种用于煤矿构造应力区防治巷道底板冲 击地压灾害的煤矿构造应力区层状巷道底板冲击地压防治方法。
背景技术：
冲击地压问题是目前我国乃至世界煤矿开采领域迫切需要解决的难题，尤其是随 着煤矿开采深度的增加，原岩应力升高及开采环境恶化，在巷道掘进过程中常常伴随破坏 性冲击地压。在构造应力区，层状巷道底板在受到高水平应力和煤体垂向应力的作用下，底 板容易突然臌起而发生冲击动力现象。底板冲击地压发生时，底板瞬时开裂鼓起、围岩储存 的弹性能量快速释放，常伴有强烈震动冲击，对区域内的人员造成伤亡、对设备造成损坏、 致使巷道功能失效。目前，在多数冲击地压煤矿中实施的多为煤体卸压和顶板卸压措施，这 些措施对于缓解煤体冲击效果明显，但对于底板型冲击的防治作用较小。巷道底板冲击地 压的防治主要是在高应力区域采取底板钻孔卸压或爆破卸压处理措施，现有的底板卸压措 施在实施中，存在问题主要包括爆破参数选择不合理、缺少卸压效果检验等，往往导致在生 产中采取的卸压措施实际解危效果不佳，或因装药量过多而造成底板过于破碎，影响正常 生产。因此，对巷道底板冲击的治理到目前为止还没有从根本上达到有效控制的程度。发明目的为了克服目前巷道底板冲击防治中存在的爆破参数选择不合理、缺少卸压效果检 验的不足，本发明提供一种煤矿构造应力区层状巷道底板冲击地压防治方法，它卸压解危 效果好，既能保证卸压解危效果又不会造成底板过于破碎；可有效地控制和防治构造应力 区层状底板冲击地压。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是煤矿构造应力区层状巷道底板冲击地压防治方法，包含下述步骤①在巷道底板钻孔爆破卸压在高应力危险区的层状巷道底板，沿巷道走向每隔 2 3m打一个贯穿直接底厚度的炮孔，即底板爆破钻孔，5士 1个孔为一组，每孔装1/3 1/2钻孔长度的炸药，一次同时起爆1 2组炮孔。②爆破前，在每组炮孔对应区域的巷道煤帮处，检测地压并记录与地压对应的测 量值，以备卸压解危效果检验。③爆破后，检测炮孔孔间裂纹是否贯穿；并进行卸压解危效果检验——再次在每 组炮孔对应区域的巷道煤帮处检测地压，和爆破前与地压对应的测量值进行对比，依此判 断卸压解危效果。如果与地压对应的测量值降低至正常值，说明围岩应力得到有效释放、冲 击危险解除。④若经卸压解危效果检验爆破卸压效果不佳，在原底板炮孔之间再补打钻孔，加 大每孔装药量，进行二轮爆破，再次检测裂纹贯穿及进行卸压解危效果检验，可反复进行， 直至充分卸压解危。本发明解决其技术问题所采用的技 方案还可以是
煤矿构造应力区层状巷道底板冲击地压防治方法中检测地压的方法可以采用钻 屑法，即爆破前后分别在每组炮孔对应区域中部的煤帮上钻煤粉量监测孔、煤粉量检验孔， 测量煤粉量并进行对比。检测地压的方法也可采用电磁辐射法，或者综合采用钻屑法与电 磁辐射法。本发明的有益效果是①通过爆破参数的合理选择，以及爆破后采取检验措施对爆破卸压解危效果检 验，可准确判断卸压情况，确保对底板冲击地压的可靠防治和控制。②炮孔贯穿直接底厚度可充分断底，有效地破坏层状底板的完整性和整体强度。 引导构造应力缓慢释放，避免应力积聚诱发底板突然破坏形成灾害。③采用的炮孔连线方式可保证起爆的成功率，便于判断是否存在瞎炮。
图1是本发明底板冲击地压防治方法实施的平面图(俯视图)。图2是图1的A-A剖面图。图3是某矿在巷道底板爆破前后的煤粉量的对比图。图4是某矿在巷道底板爆破前后的电磁辐射值的对比图。图中1 一煤粉量监测孔、2—巷道煤帮、3—巷道直接底板或巷道底板、4一底板爆 破钻孔或炮孔、5—巷道顶板、6—煤粉量检验孔、7—电磁辐射监测仪检测位置。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例1 在图1、2中示出本发明底板冲击地压防治方法施工的底板爆破钻孔、煤粉量监测 孔及煤粉量检验孔在巷道中的布置。底板爆破钻孔4在巷道底板3内，沿巷道走向布置，五 个孔为一组，图示有两组第一组(I)、第二组(II)。煤粉量监测孔1及煤粉量检验孔6布 置在每组炮孔对应区域中部的巷道煤帮2上，二者间距3 7m。其它是巷道顶板5。本发明煤矿构造应力区层状巷道底板冲击地压防治方法，包含下述步骤1.合理选择爆破参数在巷道底板爆破卸压在高应力危险区层状巷道底板3，沿 巷道走向每隔2 3m打一个贯穿直接底厚度的炮孔，即底板爆破钻孔4，5士 1个孔为一组， 每孔装1/3 1/2钻孔长度的矿用炸药，一次同时起爆1 2组炮孔。2.爆破前，在每组炮孔对应区域用钻屑法检测地压，即在每组炮孔对应区域 中部的巷道煤帮2上打钻孔，即煤粉量监测孔1，测量并记录煤粉量，即与地压对应的测量 值，以备卸压解危效果检验。3.爆破后，检测炮孔孔间裂纹是否贯穿；并进行卸压解危效果检验——再次用钻 屑法检测高应力危险区的地压，即在爆破后，在距离煤粉量监测孔(1)3 7m处的煤帮2 上，再次打相同长度的钻孔，即煤粉量检验孔6，测量煤粉量，并对比爆破前后的煤粉量，依 此判断卸压解危效果。如煤粉量明显降低至临界值以下，说明围岩应力得到有效释放、冲击 危险解除。4.若经检验卸压解危效果不佳时，在原底板钻孔之间再补打钻孔，适当加大每孔装药量，进行二轮爆破，再次检测裂纹贯穿及进行卸压解危效果检验，可反复进行，直至充 分卸压解危。几点补充说明①确定底板爆破钻孔4的参数以实测地质资料为准，钻孔长度应贯穿或基本贯 穿直接底的厚度，钻孔间距可定为2 3m，直接底厚度较大时，需加大钻孔深度，并减小钻 孔间距；最小不应小于1. 5m，防止过度破坏底板；一般五个孔一组，共布置两组。底板爆破 钻孔4用锚杆钻机配Φ 38 X IOOOmm可接式麻花钻杆、Φ42mm钻头打孔，打孔时用水管洒水 降尘。②确定装药量为达到有效卸压效果，每孔装药长度不应低于钻孔长度的1/3，为 防止过于破坏底板，装药长度应不超过钻孔长度的1/2。如对于3m厚的直接底，每孔可装 5 6卷矿用炸药，装药总长度在1100 1320mm为宜。装药使用PVC塑料管，塑料管端 部用胶带塞住，使药卷装到孔底；采用反向偶合装药，钻孔不装药部分填实粘土炮泥。引爆 用I V段毫秒延期电雷管与矿用乳化炸药一并制作炮头。③确定连线及起爆方式为保证起爆成功率和便于判断是否存在瞎炮，炮孔的连 线方式为孔内并联、孔间串联，一次同时起爆1 2组炮孔。此过程中，应严格按照《煤矿安 全规程》要求执行爆破及躲炮措施。④监测煤体煤粉量爆破前，可首先在巷道高应力区、与每组炮孔对应区域中部的 煤帮2上，打1 2个煤粉量监测钻孔1，孔深10m，测量并记录每m钻孔长度的煤粉量情况， 以判断爆破前煤体的应力状态和底板地压大小。打钻孔用功率为1. 2kW的手持煤电钻，配 每节长1. Om的螺纹式联接的麻花钻杆、Φ42πιπι的钻头打孔。用胶结袋收集钻出的煤粉，用 1升的容器称量煤粉的体积，每钻进Im测量1次煤粉量。⑤卸压解危效果检验起爆及充分躲炮后实施卸压解危效果检验a.检查底板爆 破孔4之间的裂纹是否全部贯穿或基本贯贯穿，如贯穿则说明爆破破坏了底板的整体结 构，起到了充分断底的作用；b.爆破后，隔班在距离原煤粉量监测孔(1)3 7m处煤帮上打 煤粉量检验孔6，测煤粉量并对比爆破前后的煤粉量变化，判断卸压解危效果。在图3中示出某矿在巷道底板爆破前、后测量的煤帮的煤粉量对比。横轴是钻屑 量，即每m钻孔的煤粉量，单位为升(L)；竖轴是钻孔深度，单位为米(m)。图中两曲线分别 为爆破前、后每m钻孔煤粉量随深度变化情况。爆破前有“冲击危险”，通过爆破煤粉量明 显降低至“正常”值，冲击危险解除。实施例2 本例除了爆破前、后对高应力区域进行的卸压解危效果检验中所用的检测地压方 法不同以外，其余与实施例1相同。本例卸压解危效果检验所用的检测地压方法是采用电磁辐射法。电磁辐射法的实 施如下在爆破前、后，在每组炮孔对应区域中部的巷道煤帮2处，即电磁辐射监测仪检测 位置7，用KBD5型便携式电磁辐射监测仪监测电磁辐射值。用电磁辐射信号接收天线对准 煤壁，开机监测2分钟，每秒记录1组辐值和脉冲数信号，共120组数据。上井后数据输入 电脑，用配套软件进行数据处理。通过检测并记录高应力危险区煤体的电磁辐射幅值和脉 冲数指标，爆破后与爆破前的电磁辐射测量值对比，检验高应力危险区的卸压效果。如反映 地压的电磁辐射测量值明显降低至正常值，说明围岩应力得到有效释放、冲击危险解除。
在图4中示出某矿在底板爆破前、后的电磁辐射值的对比。图中，横轴是时间(t)， 单位为秒(S)；竖轴是电磁辐射的幅值，单位为毫伏(mv)。由图可见，通过爆破措施，电磁辐 射值一电磁辐射的幅值和脉冲数，明显降低至正常值，冲击危险解除。实施例3:本例的卸压解危效果检验所用的检测地压方法是综合采用钻屑法和电磁辐射法。 通过检测爆破后与爆破前的煤粉量和电磁辐射值对比，检验高应力危险区的卸压效果。如 反映地压的煤粉量和电磁辐射测量值都降低至正常值，说明围岩应力得到有效释放、冲击 危险解除。两种检测地压方法的综合使用可提高判断地压是否有效解除的准确性。其余与 实施例1相同。本发明的卸压解危效果检验采用的检测地压方法，除了钻屑法、电磁辐射法，也可 以用其它方法，如用应变片检测煤帮内的地压应力等。不过，用应变片检测易被爆破震坏。
权利要求
一种煤矿构造应力区层状巷道底板冲击地压防治方法，包含下述步骤①在巷道底板钻孔爆破卸压在高应力危险区的层状巷道底板(3)，沿巷道走向每隔2～3m打一个贯穿直接底厚度的炮孔，即底板爆破钻孔(4)，5±1个孔为一组，每孔装1/3～1/2钻孔长度的炸药，一次同时起爆1～2组炮孔；②爆破前，在每组炮孔对应区域的巷道煤帮(2)处，检测地压并记录与地压对应的测量值，以备卸压解危效果检验；③爆破后，检测炮孔孔间裂纹是否贯穿；并进行卸压解危效果检验——再次在每组炮孔对应区域的巷道煤帮(2)处检测地压，和爆破前与地压对应的测量值进行对比，依此判断卸压解危效果；如果与地压对应的测量值降低至正常值，说明围岩应力得到有效释放、冲击危险解除；④若经检验卸压解危效果不佳时，在原底板炮孔之间再补打钻孔，加大每孔装药量，进行二轮爆破，再次检测裂纹贯穿及进行卸压解危效果检验，可反复进行，直至充分卸压解危。
2.根据权利要求1所述的煤矿构造应力区层状巷道底板冲击地压防治方法，其特征在 于所说的检测地压所用的方法是钻屑法，即在爆破前，在每组炮孔对应区域中部的煤帮 上打钻孔，即煤粉量监测孔(1)，测量煤粉量，即与地压对应的测量值；在爆破后，在距离原 煤粉量监测孔(1)3 7m处的煤帮⑵上，再次打相同长度的钻孔，即煤粉量检验孔(6)，测 量煤粉量，并对比爆破前后的煤粉量，依此判断卸压解危效果；如煤粉量明显降低至临界值 以下，说明围岩应力得到有效释放、冲击危险解除。
3.根据权利要求1所述的煤矿构造应力区层状巷道底板冲击地压防治方法，其特征 在于所说的检测地压所用的方法是电磁辐射法，即在爆破前、后，在每组炮孔对应区域 中部的煤帮处，即电磁辐射监测仪检测位置(7)，用电磁辐射监测仪对煤体进行电磁辐射检 测，测量电磁辐射的辐值和脉冲数，即与地压对应的测量值；对比爆破前、后的电磁辐射值， 依此判断卸压解危效果；如电磁辐射值明显降低至正常值，说明围岩应力得到有效释放、冲 击危险解除。
4.根据权利要求1所述的煤矿构造应力区层状巷道底板冲击地压防治方法，其特征在 于所说的检测地压所用的方法是综合采用钻屑法与电磁辐射法。
5.根据权利要求1所述的煤矿构造应力区层状巷道底板冲击地压防治方法，其特征在 于所说的炮孔的连线方式为孔内并联、孔间串联。
全文摘要
一种煤矿构造应力区层状巷道底板冲击地压防治方法，其步骤包含①在高应力危险区巷道底板钻孔爆破卸压；②爆破前，在每组炮孔对应区域的煤帮检测地压；③爆破后，检测炮孔间裂纹是否贯穿；并进行卸压解危效果检验——再次检测地压，与爆破前的测量值对比，判断卸压效果；④若经检验卸压解危效果不佳，补打钻孔进行二轮爆破并再次进行检验，直至卸压解危。本发明优点通过爆破参数合理选择及卸压解危效果检验，爆破卸压解危效果好，可对卸压解危效果准确判断，确保底板冲击地压有效控制与防治。炮孔贯穿直接底可充分断底，有效破坏底板的完整性和强度。炮孔连线方式可保证起爆成功率，便于判断瞎炮。适用于矿山掘进巷道构造应力区底板冲击地压防治。
文档编号E21C41/16GK101936162SQ20101014842
公开日2011年1月5日 申请日期2010年4月16日 优先权日2010年4月16日
发明者彭蓬, 牟宗龙, 窦林名, 阮国强, 黄福昌 申请人:兖州煤业股份有限公司