专利摘要

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爆破卸压区域，然后在爆破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爆破，完成了岩爆危险区域卸压。它直接向岩爆危险区域钻孔爆破，卸掉岩体中的高应力，消除岩爆危险。

权利要求

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，进行爆破卸压；

（2）在爆破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爆破，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体位置，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：所述炮孔的爆破分为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。

说明书

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。卸压爆破是对具有岩爆危险的局部区域，用爆破的方法缓解岩体应力集中程度的一种措施。卸压爆破属于内部爆破，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，在爆破区周围形成一定的卸压区域。目前，爆破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爆破，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，进行爆破卸压；

（2）在爆破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爆破，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体位置，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。

所述炮孔的爆破分为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爆破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爆破，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。采用簇状深孔爆破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，进行爆破卸压；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体位置，作为岩爆卸压解危的区域。选择此岩爆危险区域1为爆破卸压对象，进行卸压工程设计；

（2）在爆破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爆破，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，爆破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爆破后，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爆破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爆破前的 16～25MPa 变为 12～19MPa，比卸压爆破前下降4～6MPa。因此，采用簇状孔爆破后，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，进行爆破卸压；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体位置，作为岩爆卸压解危的区域。

（2）在爆破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爆破，炮孔的爆破分为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）为了检验卸压爆破的效果，在距爆破孔2.5 m的位置利用检测孔窥视卸压区岩体不同深度的爆破效果。通过检测孔中的裂隙分布，发现深孔卸压爆破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，进行爆破卸压；

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体位置，作为岩爆卸压解危的区域。

（2）在爆破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爆破，炮孔的爆破分为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）爆破前后地应力的测试结果表明：爆破前最大主应力为27MPa，卸压爆破后为19MPa，采用本发明卸压爆破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。

一种采场岩爆卸压防治方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。