[发明专利]一种消除岩爆的方法

说明书

本发明涉及一种消除岩爆的方法，以解决通过钻爆法消除岩爆隐患存在危险性高、环保性差的问题。该消除岩爆的方法，包括以下步骤；S1，设定岩层上的钻孔位置及数量；在岩层上打出钻孔，所述钻孔在巷道的顶面向岩层的高应力区设置，且钻孔穿过高应力区。S2，在每一个钻孔安装孔口装置，然后在钻孔内注满水；S3，将能量转换器与脉冲功率驱动源连接；然后将能量转换器放置在所述钻孔中；S4，启动脉冲功率驱动源向能量转换器放电，能量转换器产生的冲击波将岩层致裂；所述冲击波的强度为210‑219MPa；多个钻孔产生的裂缝在高应力区形成缝网，进而大面积卸载应力，也即将岩爆消除。

技术领域

本发明属于矿山工程技术领域，具体涉及一种消除岩爆的方法。

背景技术

岩爆是指地下开采的深部或构造应力很高的区域，在临空岩体中发生突发式破坏的现象。发生的原因是临空岩体积聚的应变能突然而猛烈地全部释放，致使岩体发生像爆炸一样的脆性断裂。冲击地压造成大量岩石崩落，并产生巨大声响和气浪冲击，不但可将矿井破坏，而且震动波可危及地面建筑物。岩爆地质灾害具有突发、高危、难预测等特点，对人身安全和机械设备带来极大危害，严重影响施工进度，是世界性的地下工程难题之一，极具挑战。

目前通常采用主动卸压的方式来控制岩爆，采用炸药等火工品以“短进尺、弱爆破”的原则，利用光面或预裂爆破技术，使隧道周边圆顺，降低岩爆发生的强度。该钻爆法提前释放岩体应力，是消除岩爆隐患最有力的措施，但仍然存在以下缺点：出现哑炮的状况时更危险；爆破效果对围岩扰动的可控性差；井下存放炸药存在较大的安全隐患等。采用炸药的钻爆法危险性高、环保性差，因此该方法的使用受到的管制越来越严格，导致矿业开发效率和采收率下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除岩爆的方法，以解决通过钻爆法消除岩爆隐患存在危险性高、环保性差的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种消除岩爆的方法，包括以下步骤；

S1，设定岩层上的钻孔位置及数量；在岩层上打出钻孔，所述钻孔在巷道的顶面向岩层的高应力区设置，且钻孔穿过高应力区。

S2，在每一个钻孔安装孔口装置，然后在钻孔内注满水；

S3，将能量转换器与脉冲功率驱动源连接；然后将能量转换器放置在所述钻孔中；

S4，启动脉冲功率驱动源向能量转换器放电，能量转换器产生的冲击波将岩层致裂；所述冲击波的强度为210-219MPa；多个钻孔产生的裂缝在高应力区形成缝网，进而大面积卸载应力，也即将岩爆消除。

优选的，所述能量转换器包括地电极、高压电极、绝缘支撑、外壳和电缆接口，所述外壳为圆筒状结构，其内部中空，高压电极通过绝缘支撑固定在外壳端部，电缆接口端部的电缆线穿过所述外壳本体、绝缘支撑与高压电极后端连接，地电极沿外壳的长度方向设置并与外壳连接，且地电极与高压电极前端相对设置。

优选的，所述地电极与高压电极通过金属丝连接，所述能量转换器放电后，在地电极一侧重新补充一根金属丝。

优选的，所述脉冲功率驱动源电储能大于100kJ。

优选的，所述孔口装置包括卡接在钻孔孔口的胀套，胀套上端的环形固定板下表面与钻孔边缘接触，胀套内套设有管状的锥套，锥套下端的锥状口卡接在胀套下端周向设置的膨胀片内，膨胀片向外凸出并与钻孔孔壁紧密接触，所述膨胀片与胀套下端为弹性连接；锥套上端左右两侧设有连接板，连接板上设有螺杆，螺杆穿过连接板上的螺纹孔后与抵接板活动连接，抵接板下端与所述环形固定板上表面接触，锥套内设有单向阀，锥套上端设有与所述能量转换器适配的连接部，连接部上设有密封圈。

优选的，所述钻孔内设有一个或一个以上的作业段，相邻两个作业段的距离为5-10m，所述能量转换器从钻孔最深处向外依次对所述作业段实施冲击波作业，能量转换器的冲击波输出窗口对准所述作业段的中点。