[发明专利]一种基于二氧化碳爆破的顶板深部围岩卸压方法及系统

说明书

本发明公开一种基于二氧化碳爆破的顶板深部围岩卸压方法及系统，所述方法包括获取回采工作面参数；根据所述回采工作面参数，确定爆破钻孔的位置参数；所述爆破钻孔位置参数包括主体巷道侧的爆破钻孔位置参数以及停采线侧的爆破钻孔位置参数；根据所述爆破钻孔的位置参数确定爆破钻孔；所述爆破钻孔用于放置二氧化碳致裂器；在所述爆破钻孔处，利用所述二氧化碳致裂器发生爆破，确定顶板裂缝。本发明所提供的一种基于二氧化碳爆破的顶板深部围岩卸压方法及系统，解决现有技术中针对改善开采区域附近主体巷道应力环境的方法存在安全隐患的问题。

技术领域

本发明涉及矿山安全技术领域，特别是涉及一种基于二氧化碳爆破的顶板深部围岩卸压方法及系统。

背景技术

在工作面回采过程中，超前支承压力影响范围大且显现剧烈。如果开采区域附近主体巷道护巷煤柱留设尺寸较小，受回采动压影响，开采区域附近主体巷道往往变形较为严重，围岩整体移近量大，巷道翻修工程量增加，且维护成本提高。开采区域附近的主体巷道往往承担着全采区的运输、行人、通风等任务，一旦该巷道发生严重破坏，不但增加了采区顶板安全管理难度，而且严重制约矿井安全高效生产。

现有技术中，改善开采区域附近主体巷道应力环境的方法是在护巷煤柱顶板采用炸药深孔预裂爆破，人为制造顶板裂缝，阻挡超前支承压力向前传播。虽然该方法能够降低巷道围岩变形，但是对于高瓦斯矿井来说，采空区容易积聚大量瓦斯，采用炸药爆破对矿井安全生产构成严重威胁。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于二氧化碳爆破的顶板深部围岩卸压方法及系统，解决现有技术中针对改善开采区域附近主体巷道应力环境的方法存在安全隐患的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于二氧化碳爆破的顶板深部围岩卸压方法，包括：

获取回采工作面参数；所述回采工作面参数包括基本顶坚硬层高度、巷道护巷煤柱宽度、极限平衡区宽度、回采工作面开采高度、采空区冒落岩体碎胀系数、煤层倾角和回采工作面倾向长度；

根据所述回采工作面参数，确定爆破钻孔的位置参数；所述爆破钻孔位置参数包括主体巷道侧的爆破钻孔位置参数以及停采线侧的爆破钻孔位置参数；所述位置参数包括切顶高度、钻孔长度以及钻孔倾角；

根据所述爆破钻孔的位置参数确定爆破钻孔；所述爆破钻孔用于放置二氧化碳致裂器；

在所述爆破钻孔处，利用所述二氧化碳致裂器发生爆破，确定顶板裂缝。

可选的，所述根据所述回采工作面参数，确定爆破钻孔位置参数，具体包括：

根据所述回采工作面参数，确定所述回采工作面内的主体巷道侧的爆破钻孔位置参数；

根据所述回采工作面参数，确定所述回采工作面停采线侧的爆破钻孔位置参数。

可选的，所述根据所述回采工作面参数，确定所述回采工作面内的主体巷道侧的爆破钻孔位置参数，具体包括：

利用公式确定所述回采工作面内的主体巷道侧的爆破长钻孔长度；L₁为所述回采工作面内的主体巷道侧的爆破长钻孔长度，h₁为所述回采工作面内的主体巷道侧的爆破长钻孔的切顶高度，l为巷道护巷煤柱宽度与极限平衡区宽度之差；

利用公式确定所述回采工作面内的主体巷道侧的爆破长钻孔倾角；α₁为所述回采工作面内的主体巷道侧的爆破长钻孔倾角；

利用公式h₂＝0.75h₁确定所述回采工作面内的主体巷道侧的爆破短钻孔的切顶高度；h₂为所述回采工作面内的主体巷道侧的爆破短钻孔的切顶高度；