[发明专利]一种冲击地压防治方法

说明书

本申请实施例公开一种冲击地压防治方法，涉及矿山技术领域。为降低支护结构受到的冲击地压，提高支护结构抵抗冲击地压的能力而发明。所述冲击地压防治方法包括：通过超声波发射器产生高频交流电信号，从而驱动超声波换能器产生超声波；使超声波在抵达目标岩石时与该岩石的共振频率一致，引发该岩石发生共振现象；利用目标岩石的共振现象在巷道周围形成含有大量裂隙的碎裂岩石圈；利用在巷道周边形成的所述破碎岩石圈缓冲与吸收冲击地压传递的部分能量。适用于煤矿的巷道支护。

技术领域

本申请涉及矿山技术领域。尤其涉及一种冲击地压防治方法。

背景技术

在地下开采的深部或构造应力很高的区域，有时会发生冲击地压，冲击地压也称岩爆，是因临空岩石积聚的应变能突然而猛烈地全部释放，致使岩石发生像爆炸一样的脆性断裂并产生气浪冲击的一种现象，目前常见适用的支护结构包括锚带网支护、棚架等结构，但是这些支护结构仅可以满足巷道正常状态下的支护需求，难以抵抗冲击地压(岩爆)产生的短时的强冲击荷载，往往造成事故和人员伤亡。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种冲击地压防治方法，可以降低支护结构受到的冲击地压，提高支护结构抵抗冲击地压的能力。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

本申请实施例提供一种冲击地压防治方法，包括：将超声波发射器专用放置装置支设于巷道内；将超声波发射器放置在专用放置装置上，并通过超声波换能器与巷道内壁契合；通过超声波发射器产生高频交流电信号，从而驱动超声波换能器产生超声波；使超声波在抵达目标岩石时与该岩石的共振频率一致；利用激励，即作用于目标岩石的波的频率与目标岩石的共振频率一致，引发该岩石发生共振现象；通过持续目标岩石的共振现象，使目标岩石承受循环载荷；利用循环荷载的不断作用，使目标岩石在疲劳累积损伤下发生破碎，形成含有大量裂隙的碎裂岩石圈；利用在巷道周边形成的所述破碎岩石圈缓冲与吸收冲击地压传递的部分能量。

根据本申请实施例的一具体实现方式，通过持续目标岩石的共振现象，使目标岩石承受循环载荷包括：通过累计不断的发射超声波，持续目标岩石的共振现象；使用地质雷达探测破碎带的产生，直至目标岩石的破碎满足要求，停止发射超声波。

根据本申请实施例的一具体实现方式，使超声波在抵达目标岩石时与该岩石的共振频率一致包括：通过超深钻探探测出地层的岩性；将所取得地层的岩性的相关参数传送到计算机的数值模拟软件中，基于所述岩性的相关参数，构建出地层的数值模型，通过数值模拟的方法分析出波在地层中的传导和递减规律，由此反演出波在现场地层中的传导和递减规律；根据地层的岩性以及得到的波的传导和递减规律，在数值模拟软件中，依次向地层中发射不同频率的波，由此得到一个衰减到目标岩石是其频率刚好为该岩石的共振频率的波，即超声波的初始频率；将高频波占比较高，低频波占比较低的超声波输入岩石；利用波在岩石中继续传播时高频波比低频波递减的快的特性，使其在抵达目标岩石时低频波占据主导地位；其中，占据主导地位的低频波中包含与岩石发生共振所需频率的第一低频波。

根据本申请实施例的一具体实现方式，通过超深钻探探测出地层的相关岩性包括：通过超深钻探探取长度深于目标岩石所处位置的岩样；测试岩样的物理力学性质及其中结构面的产状；同时通过使用固有频率测试仪对岩样进行测试，得出目标岩石的固有频率即共振频率。

根据本申请实施例的一具体实现方式，持续一个固定时间后，使用地质雷达探测破碎带的产生，直至目标岩石的破碎满足要求，停止发射超声波包括：取出超深钻探探取的完整岩样，对目标岩石施加其共振频率使该岩石破碎；记录目标岩石在其共振频率下破碎的时间；在巷道内使用地质雷达检测巷道外目标岩石的破碎情况；当地质雷达检测到破碎带形成情况良好后，停止发射超声波。