一种深孔爆破卸压冲击地压防治方法

技术领域

本发明涉及煤矿地下开采过程中冲击地压危险性的局部解危，具体涉及一种深孔爆破卸 压冲击地压防治方法。

背景技术

冲击地压是煤矿地下工程和岩石力学领域的世界级科学难题，严重威胁着矿井安全生 产。在我国煤矿冲击地压防治过程中，执行预测、防治、检验和安全防护“四位一体”的综 合防冲措施，危险性预测是前提，防治是关键。矿井冲击地压危险性的防治包括区域性防御 和局部解危两个方面，通过开采保护层、合理布置开采范围、卸压爆破、注水卸压等解危措 施，提前释放冲击地压能量，转移高集中应力，降低冲击地压的危险性，避免冲击地压的发 生。但由于受地质、环境和开采条件等因素的影响，一些解危措施适用性差，解危效果不理 想，很难达到降低危险性的目的。同时矿井冲击地压防治中存在认识上的误区，如一个工作 面发生过冲击地压，那么就对整个工作面进行解危，缺乏针对性，使防冲的成本加大。而冲 击地压发生的主要能量来源于围岩和煤体，其中围岩提供的能量约占95％，而坚硬顶板围岩 为冲击地压的发生提供了主要能量。可见，矿井冲击地压在治理上还没有从根本上达到有效 控制的程度，需要对冲击地压卸压解危措施进行进一步的改进和创新。

发明内容

本发明的目的是针对目前冲击地压防治中局部解危方法存在的不足，提出一种深孔爆破 卸压冲击地压防治方法，可提高卸压解危的效果，降低冲击地压危险性和防冲的成本，确保 煤矿安全生产。

为此，本发明提供了一种深孔爆破卸压冲击地压防治方法，包括如下步骤，

S1：冲击地压危险区域的确定

在具有冲击地压危险性煤层的工作面上、下巷道中检测冲击地压监测信号，与正常监测 值和邻区发生的冲击地压显现特征进行比对，对冲击地压的震源位置进行精确定位，对监测 异常区的煤体钻屑量进行现场检测，划分出高集中应力区，圈定冲击地压的危险区域；

S2：开掘导向卸压巷

在圈定的冲击地压的危险区域，沿上巷道或下巷道向冲击地压的危险区域中心开掘用于 向所述冲击地压的危险区域顶板围岩和底板围岩钻取爆破卸压孔的导向卸压巷；

S3：顶板围岩和底板围岩卸压爆破

在所述导向卸压巷内分别向顶板围岩和底板围岩钻取爆破卸压孔，所述顶板围岩上钻取 的爆破卸压孔的孔深为所述导向卸压巷巷道高度的3～5倍，所述底板围岩上钻取的爆破卸 压孔的孔深为所述导向卸压巷巷道高度的0.8～1.2倍，所述爆破卸压孔内安装炸药后，用 黄泥封孔，在卸压孔外的上、下巷道内安全起爆；

S4：爆破后卸压效果检验

冲击地压危险区实施爆破卸压解危后，通过重新监测并分析爆破后的上、下巷道中的冲 击地压监测信号，对所述冲击地压的危险区域进行卸压效果检验，恢复或低于正常值可以进 行开采作业，未达到检测标准，则采用同样的方法进行二次解危，并再次进行卸压效果检验， 依次反复，直至达标。

S1中，在所述上、下巷道中设置微震监测定位系统、电磁辐射监测系统和钻孔应力监测 系统，所述微震监测定位系统包括上、下巷道中每隔180m～220m设置的拾振器，通过所述 拾振器实时在线监测，记录能量级别与邻区冲击地压事件相当的大能量微震事件次数及释放 的能量大小，对冲击地压区域进行精确定位；

上、下巷道中每隔12m～15m钻取孔深为0.8m～1.0m，孔内径为100mm～120mm的探测孔， 所述电磁辐射监测系统包括设置于所述探测孔中的KBD-5电磁辐射仪，所述KBD-5电磁辐射 仪每点监测100s～150s，每天监测一次，监测预警辐射强度≥65mv，脉冲最大值≥70HZ的 冲击地压监测信号，对冲击地压区域进行分析；

所述钻孔应力监测系统包括上、下巷道中每隔30m～45m安装的钻孔应力传感器，通过 所述钻孔应力传感器实时在线监测，确认应力异常区域，圈定高集中应力区。

S2中，沿上巷道或下巷道中距冲击地压的危险区域较近的一侧，向冲击地压的危险区域 中心开掘所述导向卸压巷，所述导向卸压巷与所述上、下巷道近垂直设置，所述导向卸压巷 的横截面积为7-9m²，巷高与所述上巷道或下巷道的巷高相同或相近。

所述导向卸压巷内顶板围岩设置3个孔深为15m～25m，内径为60mm～80mm的爆破卸压 孔，其中，1号爆破卸压孔垂直于顶板围岩设置，所述1号爆破卸压孔的孔底还延伸钻一孔 深4m～6m，直径30mm～35mm的应力导向转移孔，在所述导向卸压巷的上隅角两侧设置与1 号爆破卸压孔呈45°～60°夹角的2号爆破卸压孔和3号爆破卸压孔。

所述导向卸压巷内底板围岩布置3个孔深为4m～6m，内径为60mm～80mm的爆破卸压孔， 其中，4号爆破卸压孔垂直于底板围岩设置；在所述导向卸压巷的上隅角两侧设置与4号爆 破卸压孔呈45°～60°夹角的5号爆破卸压孔和6号爆破卸压孔。

所述1号-6号爆破卸压孔的孔内分别正向装药、孔内设置雷管，并用黄泥口封孔，所述 导向卸压巷内顶板围岩设置的1号-3号爆破卸压孔内的雷管串联，并延长至上巷道中，所述 导向卸压巷内底板围岩设置的4号-6号爆破卸压孔内的雷管串联，并延长至下巷道中。

优选地，所述1号-3号爆破卸压孔孔内的装药量10kg～18kg，所述黄泥封孔长度为5m～ 7m；

所述4号-6号爆破卸压孔孔内的装药量3kg～10kg，所述黄泥封孔长度为1.5m～3m。

S4中，所述冲击地压的危险区域实施爆破卸压解危后，通过重新监测、检测和分析，如 尚未达标，需进行二次解危时，则重新设置爆破卸压孔进行二次爆破。

S4中，二次爆破时，所设置的二次爆破卸压孔的内径不变，深度在首次爆破卸压孔的深 度基础上增加5％-20％，二次爆破用的炸药量和在首次爆破炸药量基础上再增加5％-20％。

本发明提供的深孔爆破卸压冲击地压防治方法，解决了常规冲击地压防治中解危措施适 用性差，缺乏针对性，防冲成本高、解危效果不佳等问题；通过微震、电磁辐射、应力监测 结合钻屑法对冲击地压震源和危险区域准确定位，使冲击地压的防治有的放矢；通过在冲击 地压危险区域中心导向卸压巷内实施深孔卸压爆破，使集中应力向深部转移，围岩能量得到 提前的充分释放，降低了冲击地压危险性；通过对爆破卸压后的效果检验，确保卸压解危达 到预期效果，避免了冲击地压的发生危险，保证了矿井安全生产。

附图说明

图1为本发明实施例提供的设置有导向卸压巷的冲击地压危险区域的俯视示意图；

图2是本发明实施例提供的导向卸压巷中顶板围岩爆破卸压孔布置示意图；

图3是本发明实施例提供的导向卸压巷中底板围岩爆破卸压孔布置示意图；

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合附图和具体 实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明提供了一种深孔卸压爆破冲击地压防治方法，包括如下实施步骤：冲击地压危险 区域3的确定；在冲击地压危险区域3设置导向卸压巷4；在导向卸压巷4沿顶板围岩和底 板围岩分别设置爆破卸压孔，进行爆破卸压；检测卸压效果，若不合格，则需依照首次卸压 方法重新设置爆破卸压孔，进行爆破卸压。

具体的，深孔卸压爆破冲击地压防治方法为，当工作面构成开采系统后，在具有冲击地 压危险性煤层的工作面上、下巷道中分别设置微震监测定位系统、电磁辐射监测系统和钻孔 应力监测系统来检测冲击地压监测信号，所述微震监测定位系统包括上巷道1和下巷道2中 每隔200m设置的拾振器，通过所述拾振器实时在线监测，记录能量级别与邻区冲击地压事 件相当的大能量微震事件次数及释放的能量大小，对冲击地压区域进行精确定位；所述电磁 辐射监测系统包括上巷道1和下巷道2每隔15m钻取的孔深为1m，孔内径为100mm的探测孔， 所述探测孔中设置KBD-5电磁辐射仪，所述KBD-5电磁辐射仪每点监测120s，每天监测一次， 监测预警辐射强度≥65mv，脉冲最大值≥70HZ的冲击地压监测信号，对冲击地压区域进行分 析；所述钻孔应力监测系统包括上巷道1和下巷道2每隔40m安装的钻孔应力传感器，通过 所述钻孔应力传感器实时在线监测，确认应力异常区域，圈定高集中应力区与正常监测值和 邻区发生的冲击地压显现特征进行比对，对冲击地压的震源位置进行精确定位，结合对监测 异常区的煤体钻屑量进行现场检测结果，划分出高集中应力区，圈定冲击地压的危险区域3；

在圈定的冲击地压的危险区域3，沿上巷道1或下巷道2向冲击地压的危险区域3中心 开掘用于向所述冲击地压的危险区域顶板围岩和底板围岩钻取爆破卸压孔的导向卸压巷4； 具体的，上述导向卸压巷4沿上巷道1和下巷道2距冲击地压的危险区域3较近的一侧，向 冲击地压的危险区域3中心开掘。上述导向卸压巷4与上巷道1和下巷道2近垂直布置，导 向卸压巷4的横截面积为7-9m²，以满足人员在危险区中心施工围岩爆破卸压孔为宜，巷高 与上、下巷道1、2的巷高相同或相近。

而后在导向卸压巷4内分别向由伪顶61、直接顶62和老顶63组成的顶板围岩和由伪底 71、直接底72和老底73组成的底板围岩钻取爆破卸压孔，具体如图2-3所示，所述顶板围 岩爆破卸压孔孔深为所述导向卸压巷4的巷道高度的3～5倍，所述底板围岩上钻取的爆破 卸压孔的孔深为所述导向卸压巷巷道高度的0.8～1.2倍，所述爆破卸压孔内安装炸药后， 用黄泥封孔，在卸压孔外的上、下巷道1、2内安全起爆。

冲击地压危险区域3实施爆破卸压解危后，需要对该冲击地压的危险区域3重新进行检 测，通过对比分析爆破前和爆破后上、下巷道1、2中检测冲击地压监测信号，并在导向卸 压巷4内对煤层的钻屑量进行试验，恢复或低于正常值，确定为可以进行开采作业；若未达 到检测标准，则需采用同样的方法进行二次解危，重新设置爆破卸压孔进行二次爆破，二次 爆破时，所设置的爆破卸压孔和首次爆破设置的爆破卸压孔深度需要增加5％-20％，爆破用的 炸药量需要再增加5％-20％，并再次进行卸压效果检验，依次反复，直至达标，直至监测值降 到正常值为止，本发明提供的设置有导向卸压巷4的冲击地压危险区域3的俯视图如图1所 示。

具体的，在导向卸压巷4内分别向顶板围岩和底板围岩钻取3个爆破卸压孔，所述顶板 围岩上设置的3个爆破卸压孔的孔深均为25m，内径为75mm，其中，在顶板围岩中心处先施 工钻取一个1号爆破卸压孔51，该1号爆破卸压孔51近似垂直于顶板围岩设置，且1号爆 破卸压孔51的孔底还延伸钻一孔深5m，直径32mm的应力导向转移孔57，在所述导向卸压 巷4的上隅角两侧设置与1号爆破卸压孔51呈60°夹角的2号爆破卸压孔52和3号爆破卸 压孔53。

所述底板围岩上设置的3个爆破卸压孔的孔深均为5m，内径为75mm，其中，在底板围 岩中心处先施工钻取一个4号爆破卸压孔54，该4号爆破卸压孔近似垂直于底板围岩设置， 在所述导向卸压巷4的上隅角两侧设置与4号爆破卸压孔54呈60°夹角的5号爆破卸压孔 55和6号爆破卸压孔56。

所述爆破卸压孔布置完成后，向1号-6号爆破卸压孔的孔内分别正向装药并设置雷管， 其中1号-3号爆破卸压孔内装药量均为10kg，并用长度为5m的黄泥封孔；4号-6号爆破卸 压孔内装药量均为8kg，并用长度为2m的黄泥封孔。所述导向卸压巷4内顶板围岩设置的1 号-3号爆破卸压孔内的雷管串联，并延长至上巷道1或下巷道2中，所述导向卸压巷内顶板 围岩设置的4号-6号爆破卸压孔内的雷管串联，并延长至上巷道1或下巷道2中，可同时起 爆。

所述冲击地压的危险区域3实施爆破卸压解危后，在工作面的上、下巷道1、2中重新 监测冲击地压监测信号，若尚未达标需进行二次解危时，则重新设置爆破卸压孔进行二次爆 破。具体的，二次爆破时，所设置的二次爆破卸压孔的1号-3号爆破卸压孔内径为75mm， 孔深为27.5m，孔内装药量均为12kg，并用长度为6m的黄泥封孔，其中，1号爆破卸压孔 51的孔底延伸的应力导向转移孔57的孔深5.5m，直径32mm；4号-6号爆破卸压孔内径为 75mm，孔深为5.5m，孔内装药量均为9kg，并用长度为2.5m的黄泥封孔。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，其保护范围不限于此。 本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之 内，本发明的保护范围以权利要求书为准。