本發(fā)明涉及一種控制巷道變形的方法，尤其是一種護(hù)巷煤柱底角預(yù)裂爆破卸壓控制巷道變形的方法。

背景技術(shù)：

工程實(shí)踐表明控制巷道變形是保證巷道正常使用的關(guān)鍵所在，圍巖控制問題也一直是影響我國(guó)煤礦生產(chǎn)建設(shè)的技術(shù)難題之一。巷道開挖后，其圍巖應(yīng)力環(huán)境發(fā)生改變，在采空區(qū)側(cè)向支承壓力、工作面超前支承壓力及工作面回采的劇烈影響下，沿空巷道圍巖變形破壞嚴(yán)重，尤其是底鼓嚴(yán)重，治理難度大（特別是底鼓嚴(yán)重，需多次起底，治理難度大）。巷道變形導(dǎo)致巷道斷面減小，運(yùn)輸、行人、通風(fēng)困難，不僅影響煤礦安全生產(chǎn)，而且底鼓現(xiàn)象破壞了底板的完整性，使得底板巖石較為破碎，液壓支柱柱腿容易陷入底板，減少了支撐阻力，加劇了巷道頂板下沉、破壞，從而導(dǎo)致巷道維護(hù)困難。另外，巷道底鼓會(huì)破壞鋪設(shè)在底板上的軌道、輸送機(jī)、管線等設(shè)備，以及排水溝、硐室等設(shè)施，造成巷道服務(wù)年限縮短，影響工作面正常生產(chǎn)。

為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中控制巷道變形的方法主要有開掘卸壓槽、底板注漿、底板錨固等方法。

開掘卸壓槽：成巷后，在底板適當(dāng)位置開挖卸壓槽，為底板變形預(yù)留一定空間，釋放底板集中的高應(yīng)力。

底板注漿：采用地面注漿站，通過注漿管路和巷道底板注漿孔，使?jié){液在注漿壓力下沿底板裂隙擴(kuò)散，充填底板巖層裂隙，加固巷道底板。

底板錨固）：采用底板錨桿（索）鉆機(jī)在巷道底板鉆孔，成孔后，通過錨固劑錨固底板錨桿（索），加固巷道底板。

通過開掘卸壓槽、底板注漿、底板錨固等措施進(jìn)行巷道底鼓治理，具有成本高、費(fèi)工費(fèi)時(shí)、施工困難、干擾工作面生產(chǎn)等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了一種護(hù)巷煤柱底角預(yù)裂爆破卸壓控制巷道變形的方法，以達(dá)到改善巷道圍巖應(yīng)力環(huán)境、控制巷道圍巖變形的目的。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

步驟1.自采煤工作面超前支護(hù)區(qū)范圍外端開始，沿巷道按照設(shè)定的間距由護(hù)巷煤柱底角垂直于巷道走向平行布置一排鉆孔，鉆孔按照設(shè)定的傾角a（鉆孔與水平面夾角）向煤柱底板方向鉆進(jìn)設(shè)定的孔深l。

步驟2.清除鉆孔內(nèi)的煤巖粉后，將聚能管置于鉆孔中，聚能管開口方向平行于巷道走向。

步驟3.鉆孔裝藥，對(duì)鉆孔周圍煤柱底板進(jìn)行預(yù)裂爆破。優(yōu)選兩個(gè)或兩個(gè)以上的鉆孔同時(shí)起爆。

所述鉆孔設(shè)定傾角a = 10°～20°，最佳角度為15°。

所述鉆孔孔深l = 5m～8m，鉆孔裝藥長(zhǎng)度l₁ =40cm～60cm。

所述鉆孔間距d = 5m～15m。

鉆孔直徑以采用的鉆機(jī)設(shè)備以及《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定為設(shè)置依據(jù)，鉆孔間距以形成貫通的裂縫和破壞區(qū)的最大距離為設(shè)置依據(jù)，鉆孔孔深以破壞區(qū)范圍覆蓋煤柱核心區(qū)為設(shè)置依據(jù)，鉆孔與水平面夾角以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件為設(shè)置依據(jù)。

預(yù)裂爆破后，可以使用鉆孔窺視儀對(duì)鉆孔預(yù)裂效果進(jìn)行評(píng)估，對(duì)爆破不合格的鉆孔進(jìn)行補(bǔ)鉆、補(bǔ)爆。

本發(fā)明方法，采用在工作面超前支護(hù)區(qū)范圍外對(duì)護(hù)巷煤柱底板實(shí)施預(yù)裂爆破的方法，鉆孔間形成貫通的裂縫和破壞區(qū)，煤柱集中應(yīng)力得以釋放，達(dá)到改善巷道圍巖應(yīng)力環(huán)境，控制圍巖變形的效果，該方法相較于傳統(tǒng)的開掘卸壓槽、底板注漿、底板錨固等底鼓治理具有施工簡(jiǎn)單、節(jié)省人力及物料成本、高效可靠的特點(diǎn)，具有廣泛的適用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的護(hù)巷煤柱鉆孔預(yù)裂卸壓治理巷道底鼓平面布置圖。

圖2是圖1的A-A剖面圖。

圖中：1—采煤工作面，2—超前支護(hù)區(qū)，3—護(hù)巷煤柱，4—鉆孔，5—底板，6—煤礦用液壓坑道鉆機(jī)，7—發(fā)爆器，8—回風(fēng)巷，9—運(yùn)輸巷，10—采空區(qū)，11—電雷管引線，12—爆破母線，φ—鉆孔直徑，a—鉆孔與水平面夾角，d—鉆孔間距，l—鉆孔孔深，l₁—裝藥長(zhǎng)度，l₂—封堵長(zhǎng)度。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述：

如圖1、圖2所示，采煤工作面1內(nèi)有綜合機(jī)械化采煤所需要的各種機(jī)械設(shè)備和器材，回風(fēng)巷8是礦井通風(fēng)系統(tǒng)中污風(fēng)風(fēng)流經(jīng)過的回采巷道，運(yùn)輸巷9是礦井運(yùn)輸系統(tǒng)中用于運(yùn)煤、運(yùn)料的回采巷道，采空區(qū)10是煤層被采出后留下的空洞區(qū)。護(hù)巷煤柱3是其支撐、隔離巷道的未采出部分煤體。本發(fā)明提出的護(hù)巷煤柱底角預(yù)裂爆破卸壓控制巷道變形的方法，具體步驟如下：

在采煤工作面1超前支護(hù)區(qū)2范圍外臨近采空區(qū)一側(cè)的護(hù)巷煤柱3底角布置一排鉆孔4，鉆孔斜向煤柱底板5方向鉆進(jìn)，鉆孔直徑φ以采用的鉆機(jī)設(shè)備6以及《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定為設(shè)置依據(jù)，本實(shí)施例采用鉆孔直徑φ= 42mm，鉆孔間距d以形成貫通的裂縫和破壞區(qū)的最大距離為設(shè)置依據(jù)，本實(shí)施例采用鉆孔間距d= 10 m，鉆孔孔深l以破壞區(qū)范圍覆蓋煤柱核心區(qū)為設(shè)置依據(jù)，本實(shí)施例采用鉆孔孔深l= 6 m，鉆孔與水平面夾角a =15°，鉆孔裝藥長(zhǎng)度l₁以設(shè)計(jì)的預(yù)裂范圍為設(shè)置依據(jù)，本實(shí)施例采用鉆孔裝藥長(zhǎng)度l₁ = 60cm，鉆孔封堵長(zhǎng)度l₂以鉆孔長(zhǎng)度l和鉆孔裝藥長(zhǎng)度l₁為設(shè)計(jì)依據(jù)，但不應(yīng)小于鉆孔直徑φ的25倍。

按照上述鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)，采用煤礦用液壓坑道鉆機(jī)6鉆孔。鉆孔結(jié)束后，清除鉆孔內(nèi)的煤巖粉，將聚能管置于鉆孔中，聚能管開口方向平行于巷道軸向。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)圍巖條件，可選擇兩個(gè)或兩個(gè)以上的鉆孔分組裝藥，進(jìn)行一次起爆；用炮棍將藥卷輕輕推入鉆孔，使藥卷彼此首尾密接，裝有電雷管的引藥最后正向裝入，鉆孔外面用封泥封滿。

現(xiàn)場(chǎng)條件滿足《煤礦安全規(guī)程》關(guān)于井下爆破的要求時(shí)，無關(guān)人員撤出到安全警戒線以外，將電雷管引線11通過爆破母線12連接發(fā)爆器7，由爆破員進(jìn)行起爆。

引爆后，至少等待15分鐘，待炮煙吹散后，方可進(jìn)入巷道作業(yè)，使用鉆孔窺視儀對(duì)鉆孔預(yù)裂效果進(jìn)行評(píng)估，對(duì)爆破不合格的鉆孔進(jìn)行補(bǔ)鉆、補(bǔ)爆。

采用分組裝藥一次多鉆孔同時(shí)起爆的形式預(yù)裂底板，預(yù)裂效果更佳。

本方法有效改善巷道圍巖應(yīng)力環(huán)境，釋放了巷道底角的集中應(yīng)力，相較于傳統(tǒng)的開掘卸壓槽、底板注漿、底板錨固等方法具有施工簡(jiǎn)單、節(jié)省物料、高效可靠的特點(diǎn)。