[发明专利]一种立井侧壁围岩岩爆卸压防治方法

说明书

本发明涉及了一种立井侧壁围岩岩爆卸压防治方法，属于地下矿山开采领域。圈定立井围岩高应力区域作为钻孔卸压解危区域；在解危区域自上而下串联布置大直径卸压钻孔。在立井围岩体应力集中岩爆危险区使用潜孔钻机超前施工大直径卸压钻孔，钻孔深度贯通应力增高带，卸压钻孔周围的岩体形成一个软化带，使卸压钻孔周围一定应力区域岩体的应力集中程度下降或者高应力转移到围岩体的深处，实现对局部岩体进行解危的目的。本发明采用潜孔钻机钻凿的卸压钻孔直径和孔深大、保护区范围大，同时阻隔水平应力和垂直应力的传递，具有工艺简单、工程量小，卸压效果好等优点。适用于地下矿山、地下工程深部高应力立井围岩中等～弱岩爆的防治。

技术领域

本发明涉及一种立井侧壁围岩岩爆卸压防治方法，尤其是涉及一种地下矿山、地下工程立井侧壁围岩岩爆卸压防治方法，属于地下采矿、地下工程技术领域。

背景技术

随着矿山陆续进入深部开采阶段，立井(又名竖井)建设深度增加，立井开凿的难度越来越大。原岩应力及其构造应力明显增大，凿井过程中岩爆发生的危险性急剧增加。立井岩爆的危害性极大，严重威胁人员、设备安全，影响井筒工程进度等。井筒工作面狭小，且无逃生避险区域，一旦发生岩爆将对人员伤害严重。如何降低或者消除围岩应力集中带来的岩爆动力灾害，是目前深部立井施工过程中亟待解决的安全和技术难题。

井巷卸压解危主要是通过对井巷高应力区域进行一定人为干预，促使围岩裂隙快速发育，应力迅速降低，使围岩集中应力区向围岩深处转移。钻孔卸压通过施工卸压钻孔，使井筒围岩结构产生损伤、发生结构性破坏，降低其承载能力，形成一个弱化带，使井筒周边围岩的高应力向深部转移；在井筒周边施工大直径的钻孔后，每一个钻孔周围将产生一定范围的破碎区，当多个钻孔形成的破碎区相互叠加时，将在巷道卸压部位形成一条连续的卸压带，降低卸压位置围岩的承载能力释放应变能，使应力峰值向围岩深部转移。目前，立井围岩卸压采用浅孔卸压，存在孔径和孔深较小，施工循环多，卸压范围较小等问题。

《中国矿山工程》杂志2016年45卷第4期中“会泽3#竖井岩爆危险性评价及控制研究”一文中介绍了一种竖井侧壁围岩岩爆钻孔卸压防治方法，用钻孔卸压的方法消除竖井侧壁围岩产生的高应力，由竖井工作面向井壁高应力区域布置浅孔卸压。通过钻孔卸压的方法使得竖井井壁围岩应力得到合理的分布，防治岩爆灾害发生。对硬度系数在10以下、节理发育不完善的岩石实施卸压孔，与水平面呈30°角向下布置卸压孔：孔径50～60mm、孔深为5m，孔间距为1.3m。其不足之处是沿竖井井壁每1-2个掘进进尺沿竖井周边布置卸压孔，采用浅孔(眼)凿岩，钻孔直径和深度小，所形成的保护带宽度小(5×cos30°＝4.33m)，卸压范围有限，采用浅孔卸压，难以实现有效的超前卸压，无法避免岩爆灾害的发生。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种立井侧壁围岩岩爆卸压防治方法，在凿井过程中，向立井侧壁围岩岩爆危险区域施工直径80～300mm的卸压钻孔，使岩体中的高应力向深部转移，实现对竖井围岩体解危的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种立井侧壁围岩岩爆卸压防治方法，包括如下步骤：

步骤一：圈定高应力区域作为卸压钻孔卸压解危区域；

步骤二：根据大直径卸压钻孔(即直径为80～300mm的卸压钻孔)形成的破裂区、塑性区范围确定卸压钻孔的间距；根据立井围岩高应力区域外边界和井壁的距离确定卸压钻孔深度；

步骤三：在未开凿井筒上方，使用潜孔钻机在立井掘进作业面向卸压解危区域自上而下分段施工直径为80～300mm的卸压钻孔，各卸压钻孔之间形成连续的弱化带。

优选地，若干个方位不同卸压钻孔围绕立井呈圆台状环形布置。

具体地，所述弱化带为卸压钻孔周围的破裂区相互连接贯通而形成的一个连续卸压带，钻孔间距通过下式确定：