[发明专利]一种基于二氧化碳致裂的深部高应力巷道卸压方法

说明书

本发明提供一种基于二氧化碳致裂的深部高应力巷道卸压方法，属于深部矿山开采技术领域。该方法首先进行布设监测点，然后进行施工前期准备，包括致裂器的充装和性能检测，进而使用钻孔机在工作面上进行作业，钻致裂孔；将致裂器放入致裂孔中，安放完成后将各排导线分别串联连接，接在启动器上；启动致裂器进行CO₂致裂爆破。爆破完毕后由技术人员核查致裂情况，对工作面进行通风。最后回收致裂器、清渣，并对监测结果进行分析。相比传统的巷道修护和加固措施，本发明方法施工技术先进、经济合理且效率高，大幅降低劳动工作量，减少材料和人员的投入，能够很好的控制高应力、变形严重的巷道。

技术领域

本发明涉及深部矿山开采技术领域，特别是指一种基于二氧化碳致裂的深部高应力巷道卸压方法。

背景技术

随着采矿技术发展及开采深度增加，面临的地质条件也越来越复杂。在地下深部高应力的作用下，浅部表现为坚硬岩石发生显著变形，具有软岩特性。开挖巷道稳定性难以控制，仅仅从加强支护体本身强度入手不能解决高应力软岩巷道支护问题，必须从围岩应力及支护体两方面进行综合考虑，从根本上解决高应力软岩巷道稳定性问题。卸压法与支护加固法不同，其实质在于设法改变巷道和峒室附近围岩的应力场，使这部分围岩处于应力降低区，从而达到保持其稳定性的目的。我国CO₂致裂施工技术已趋于成熟，在交通隧道施工等方面已经广泛使用，此工法作为一种新型破岩技术，是利用液态CO₂吸热汽化膨胀，压力急速上升的原理，在达到目标压力后瞬间释放高压气体对岩体进行致裂。由于存放CO₂的致裂器体积小、便于运送，使用过程安全可靠、威力可控，因此，在深部巷道卸压的过程中采用CO₂致裂法卸压，具有无明火、易操作的特点，施工过程安全高效，可大幅降低或避免工程建设炸药用量，能够很好的控制高应力、变形严重的巷道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于二氧化碳致裂的深部高应力巷道卸压方法，既能大幅降低劳动工作量，减少材料和人员的投入，又能够达到保持地下深部高应力巷道稳定性的目的。

该方法是在传统的炸药爆破卸压的方法上，新建立的一种以CO₂致裂技术来实现巷道卸压的方法，具体包括步骤如下：

(1)布设监测点：对巷道变形观测采用顶底板和两帮及腮颊变形观测方法，在顶底板和两帮及腮颊布设监测点；

(2)施工前期准备：进行致裂器的充装和性能检测，试验致裂器的密封性、表面温度以及对致裂器内部的发热装置进行检查；

(3)钻致裂孔：使用钻孔机在工作面上进行作业钻致裂孔；

(4)安放致裂器：将致裂器放入步骤(3)中钻好的致裂孔中，致裂孔孔口用木楔塞紧，使用泡沫剂密封，安放完成后将致裂器各排导线分别串联连接，然后接在启动器上；

(5)启动和通风：启动致裂器进行CO₂致裂爆破，爆破完毕后由技术人员核查致裂情况，确认致裂器全部反应完毕消除安全隐患后，对工作面进行通风；

(6)回收致裂器、清渣：回收致裂器以备于下一次致裂爆破的气体充装，回收致裂器的同时进行工作面的清渣；

(7)监测结果分析：对步骤(1)中监测点监测到的信息进行对比分析。

其中，步骤(1)中对巷道变形观测采用顶底板和两帮及腮颊变形观测方法，监测钻孔致裂卸压巷道与未进行钻孔致裂卸压巷道的变形数据。

步骤(2)中在致裂器充装准备的同时进行施工面的测量工作，并准备导线组装致裂器。

步骤(3)中使用60mm的风钻在工作面作业，布置巷道顶板致裂孔、六排帮部致裂孔和巷道基角处布置底板致裂孔，致裂孔深度为4500mm，致裂孔间夹角为30°。