[发明专利]一种利用高压水射流防治井筒岩爆的方法

说明书

本发明提供一种利用高压水射流防治井筒岩爆的方法，包括步骤：(S1)在井壁均匀钻凿3个以上的超前卸压钻孔；(S2)将高压水射流管和喷头放入钻孔，通过喷头在钻孔底部喷射水束破碎岩石形成射孔；(S3)不断转动高压水射流管，调整喷头的喷射方向，得到深度相同且位于同一平面的若干射孔，形成以喷头为圆心的圆形切割槽；(S4)重复(S2)‑(S3)，在各钻孔底部分别形成圆形切割槽，各圆形切割槽所对应的射孔深度和方位使得相邻两个圆形切割槽两两相交，在井壁外形成连通的环井筒破碎带，以此实现超前连续卸压，并利用高压水通过岩体裂隙软化围岩，实现高效防治岩爆的目的。

技术领域

本发明属于井筒掘进工程技术领域，尤其涉及一种利用高压水射流防治井筒岩爆的方法，特别适用于矿山井筒掘进高岩爆风险区域的灾害控制。

背景技术

深部井筒围岩处于“三高一扰动”的极端地质力学环境，在这种条件下开挖硬岩出现高强度岩爆等深部工程灾害的可能性和频率越来越高，造成的人员伤亡、工期延误及经济损失的风险和严重性越来越大。因此，对深部井筒岩爆的有效防治对于确保施工人员生命安全及井筒高效施工均具有重大意义。

卸压爆破是目前防治岩爆最主要的方式之一。通过在有极大岩爆倾向的岩体内部施工钻孔，并在钻孔端部进行松动爆破，使围岩内的能量得到释放而达到防治岩爆的目的。然而，卸压爆破在防治井筒岩爆方面存明显缺陷。首先，卸压爆破对围岩形成的二次动力扰动对井筒稳定性会产生较大影响，特别是用药量过大时易造成井壁岩体破坏；其次，卸压爆破仅仅是针对一个点的卸压，不能在整个井筒周围区域形成连续的破碎岩石应力解除层，导致卸压效果不理想。另一种常用的缓和岩爆的方法是注水，通过向孔内灌注高压水，使围岩强度弱化而消除岩爆风险。然而，对于完整性较好的硬岩，由于岩石渗透性较差，注水防治岩爆的范围小，且时间长。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提供一种利用高压水射流防治井筒岩爆的方法，利用高压水束定向破碎岩体，形成环绕井筒的破碎带，同时高压水能透过岩体裂隙软化围岩，达到高效防治岩爆的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用高压水射流防治井筒岩爆的方法，包括步骤：

(S1)在井壁均匀钻凿3个以上的超前卸压钻孔，钻孔孔径优选为38～50mm，孔深在井筒轴向的投影距离与井筒进尺距离相同，钻孔轴向与井筒轴向的夹角优选为30～60°；

(S2)将高压水射流管放入钻孔，钻孔底部放置与高压水射流管连接的喷头,通过喷头喷射水束破碎岩石形成射孔；

(S3)不断转动高压水射流管，调整喷头的喷射方向，得到深度相同且位于同一平面的若干射孔，形成以喷头为圆心的圆形切割槽；

(S4)重复(S2)-(S3)，在各钻孔底部分别形成圆形切割槽，各圆形切割槽所对应的射孔深度和方位使得相邻两个圆形切割槽两两相交，在井壁外形成连通的环井筒破碎带，优选的，各圆形切割槽直径相同，均平行于井筒纵切面。

优选的，钻孔数量为8～12个，沿井筒环向每隔30～45°均匀分布。

优选的，高压水射流管内径为5～10mm，外径为10～20mm。

优选的，喷头长6～10mm，内径为4～6mm，外径为8～12mm。

优选的，沿喷头环向均匀设置若干个直径为2～3mm的喷嘴，喷嘴数量优选为4个，沿喷头环向每隔90°均匀分布。

优选的，喷头轴向分别与井筒纵切面和喷嘴轴向垂直。

本发明的有益效果：