一种测试煤体震动穿透能力的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于煤矿开采技术领域。
【背景技术】
[0002]冲击地压是动力灾害之一，随着我国煤矿开采深度的增加，冲击地压矿井数量不断增加，冲击地压灾害已严重制约着我国煤矿的安全生产。实践证明，随着煤层开采向深部发展，越来越多深部矿井的冲击强度与频率呈现逐步增加的趋势。在冲击地压防控方面，普遍采用深孔爆破泄压技术，但深孔爆破形成的裂隙范围取决于煤体的穿透能力(用距离表示)，穿透能力越大，对防冲越有利。煤体的这种穿透能力只能在现场观测，而且，煤层地质条件改变，其对震动的穿透能力就发生变化，针对具体煤层条件，需要对危险区域进行这种穿透能力的试验，以进一步确定爆破参数。
[0003]煤体越硬、冲击倾向性越高，采深越大冲击地压就越严重。这些危险性高的区域，往往需要采取爆破技术进行防范，目前还没有针对深孔爆破进行现场确定煤体穿透能力的试验方法，使得目前的的深孔爆破大都采用经验数据，结果造成卸压效果欠佳的隐患。因此，在现场能针对具体煤层开采环境，快速判断煤体对震动的穿透能力，确定深孔爆破泄压参数，对冲击地压进行定量化防控具有重要意义。
[0004]发明目的
[0005]本发明的目的是为了更好地实施深孔爆破泄压技术，提出一种简单、易行的现场试验煤体对震动穿透能力的方法。
[0006]为达到上述目的，本发明采取的技术方案是:
[0007]—种测试煤体震动穿透能力的方法，步骤如下:
[0008]第一步，根据具体煤层条件，在划定的中等以上的冲击危险区域，选择没有异常构造的区段作为测试区域；
[0009]第二步，在选择的测试区域的煤层巷道中，从测试区域的一端开始，首先在lm直径的范围内作为爆破区，爆破区内布置若干个爆破孔；再从爆破区3m之外开始，每间隔lm、向测试区域的另一端布置测试孔；爆破孔深度7m，测试孔深度8m，爆破孔和测试孔的孔径42mm，钻孔孔口距离底板1-1.5m，钻孔方向为水平方向；
[0010]第三步，在每个测试孔内布置测试系统；每套测试系统由圆柱形柔性胶囊、液体加压装置和压力测试装置组成；所述的圆柱形柔性胶囊一端设有排气阀，另一端设有连接口 ；所述的液体加压装置设有压力表；所述的压力测试装置由液体压力传感器和数据记录仪组成；布置时首先将圆柱形柔性胶囊排气阀打开，用高压软管与加压装置连接，将液体压力传感器安装在高压软管上；启动加压装置，向圆柱形柔性胶囊充入液体，同时将气体排出，待圆柱形柔性胶囊气体排空、液体充满时，同时关闭排气阀和加压装置，再将充满液体的圆柱形柔性胶囊放入测试孔底部；
[0011]第四步，重新启动加压装置，开始向圆柱形柔性胶囊充入液体，此时圆柱形柔性胶囊开始膨胀，当观测到压力表突然上升增大时，说明圆柱形柔性达到初撑力，加载到设计的工作压力30MPa时，通过溢流阀作用保持在工作压力上；
[0012]第五步，设计每个爆破孔的装药量，装药量从小到大依次装入每个爆破孔中，然后按装药量从小到大依次起爆各个爆破孔，并且每次爆破后，通过记录仪记录所有圆柱形柔性胶囊的压力变化；
[0013]第六步，根据煤体破坏力学原理，爆破点周围煤体会瞬时出现震动扰动变形，这种变形会引起圆柱形柔性胶囊的压力变化，且装药量不同，离开爆破点的距离不同，压力变化也不同，装药量越大，受到压力变化的距离越远；根据试验，当圆柱形柔性胶囊的压力比工作压力大于0.05MPa时，该处煤体便处于临界扰动状态，把该处与爆破点的距离作为临界穿透能力；根据试验值，计算出处于同一爆破区每个爆破孔装药量不同时的临界穿透能力，为下一步深孔爆破泄压时确定爆破参数提供设计依据。
[0014]本发明的积极效果是:对于采取深孔爆破卸压技术的矿井，能快速试验出煤体对震动的穿透力，从而对确定正确的爆破卸压参数比如爆破装药量和钻孔深度等具有积极作用。
【附图说明】
[0015]图1是圈定测试区域的爆破孔和测试孔布置平面图；
[0016]图2是图1的仰视图；
[0017]图3是测试系统示意图。
[0018]图例说明，1-排气阀，2-圆柱形柔性胶囊，3-连接口，4-高压软管，5-测试孔，6-液体压力传感器，7-数据记录仪，8-液体加压装置。
【具体实施方式】
[0019]下面结合【附图说明】本发明的实施。
[0020]本发明的测试煤体震动穿透能力的方法，步骤如下:
[0021]第一步，根据具体煤层条件，在划定的中等以上的冲击危险区域，选择没有异常构造的区段作为测试区域；
[0022]第二步，在选择的测试区域的煤层巷道中，从测试区域的一端开始，首先在lm直径的范围内作为爆破区，爆破区内布置若干个爆破孔；再从爆破区3m之外开始，每间隔lm、向测试区域的另一端布置测试孔；爆破孔深度7m，测试孔深度8m，爆破孔和测试孔的孔径42mm，钻孔孔口距离底板1-1.5m，钻孔方向为水平方向，如图1、2所示；
[0023]第三步，在每个测试孔5上布置测试系统；每套测试系统由圆柱形柔性胶囊2、液体加压装置8和压力测试装置组成；所述的圆柱形柔性胶囊2 —端设有排气阀1，另一端设有连接口 3 ;所述的液体加压装置8设有压力表和溢流阀；所述的压力测试装置由液体压力传感器6和数据记录仪7组成；布置时首先将圆柱形柔性胶囊2排气阀1打开，用高压软管4与加压装置8连接，将液体压力传感器6安装在高压软管4上；启动加压装置8，向圆柱形柔性胶囊2充入液体，同时将气体排出，待圆柱形柔性胶囊2气体排空、液体充满时，同时关闭排气阀1和加压装置8，再将充满液体的圆柱形柔性胶囊2放入测试孔5底部，如图3所示;
[0024]第四步，重新启动加压装置8，开始向圆柱形柔性胶囊2充入液体，此时圆柱形柔性胶囊2开始膨胀，当观测到压力表突然上升增大时，说明圆柱形柔性2达到初撑力，加载到设计的工作阻力30MPa时，通过调整溢流阀保证准确的工作压力；
[0025]第五步，设计每个爆破孔的装药量，装药量从小到大依次装入每个爆破孔中，然后按装药量从小到大依次起爆各个爆破孔，并且每次爆破后，通过记录仪记录所有圆柱形柔性胶囊的压力变化；
[0026]第六步，根据煤体破坏力学原理，爆破点周围煤体会瞬时出现震动扰动变形，这种变形会引起圆柱形柔性胶囊的压力变化，且装药量不同，离开爆破点的距离不同，压力变化也不同，装药量越大，受到压力变化的距离越远；根据试验，当圆柱形柔性胶囊的压力大于工作压力0.05MPa时，该处煤体便处于临界扰动状态，把该处与爆破点的距离作为临界穿透能力；根据第五步记录仪记录的不同装药量时每个圆柱形柔性胶囊的压力变化情况，即可判断出同一爆破区煤体受多大的震动后有多大的穿透力，为下一步深孔爆破泄压时确定爆破参数提供设计依据。
【主权项】
1.一种测试煤体震动穿透能力的方法，其特征在于，步骤如下: 第一步，根据具体煤层条件，在划定的中等以上的冲击危险区域，选择没有异常构造的区段作为测试区域； 第二步，在选择的测试区域的煤层巷道中，从测试区域的一端开始，首先在lm直径的范围内作为爆破区，爆破区内布置多个爆破孔；再从爆破区3m之外开始，每间隔lm向测试区域的另一端布置测试孔；爆破孔深度7m，测试孔深度8m，爆破孔和测试孔的孔径42mm，钻孔孔口距离底板1-1.5m，钻孔方向为水平方向； 第三步，在每个测试孔内布置测试系统；每套测试系统由圆柱形柔性胶囊、液体加压装置和压力测试装置组成；所述的圆柱形柔性胶囊一端设有排气阀，另一端设有连接口 ；所述的液体加压装置设有压力表；所述的压力测试装置由液体压力传感器和数据记录仪组成；布置时首先将圆柱形柔性胶囊排气阀打开，用高压软管与加压装置连接，将液体压力传感器安装在高压软管上；启动加压装置，向圆柱形柔性胶囊充入液体，同时将气体排出，待圆柱形柔性胶囊气体排空、液体充满时，同时关闭排气阀和加压装置，再将充满液体的圆柱形柔性胶囊放入测试孔底部； 第四步，重新启动加压装置，开始向圆柱形柔性胶囊充入液体，此时圆柱形柔性胶囊开始膨胀，当观测到压力表突然上升增大时，说明圆柱形柔性达到初撑力，加载到设计的工作压力30MPa时，通过溢流阀作用保持在工作压力上； 第五步，设计每个爆破孔的装药量，装药量从小到大依次装入每个爆破孔中，然后按装药量从小到大依次起爆各个爆破孔，并且每次爆破后，通过记录仪记录所有圆柱形柔性胶囊的压力变化； 第六步，根据煤体破坏力学原理，爆破点周围煤体会瞬时出现震动扰动变形，这种变形会引起圆柱形柔性胶囊的压力变化，且装药量不同，离开爆破点的距离不同，压力变化也不同，装药量越大，受到压力变化的距离越远；根据试验，当圆柱形柔性胶囊的压力比工作压力大0.05MPa时，该处煤体便处于临界扰动状态，把该处与爆破点的距离作为临界穿透能力；根据试验值，计算出处于同一爆破区每个爆破孔装药量不同时的临界穿透能力，为下一步深孔爆破泄压时确定爆破参数提供设计依据。
【专利摘要】本发明公开了一种测试煤体震动穿透能力的方法，它是在选择的测试区域的煤层巷道中选一爆破区，爆破区内布置多个爆破孔，在每个测试孔内布置测试系统；通过测试系统测试距离爆破点不同距离时的压力，当压力比工作压力大0.05MPa时，该处煤体便处于临界扰动状态，把该处与爆破点的距离作为临界穿透能力；根据试验值，计算出处于同一爆破区每个爆破孔装药量不同时的临界穿透能力，为下一步深孔爆破泄压时确定爆破参数提供设计依据。本发明对于采取深孔爆破卸压技术的矿井，能快速试验出煤体对震动的穿透力，从而对确定正确的爆破卸压参数比如爆破装药量和钻孔深度等具有积极作用。
【IPC分类】G01V9/00
【公开号】CN105242327
【申请号】CN201510707269
【发明人】潘立友, 刘广运, 刘宏军, 赵清寿, 陈理强, 魏辉, 段大勇
【申请人】山东科技大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月27日