一种基于液压机械劈裂的岩爆解危方法技术

一种基于液压机械劈裂的岩爆解危方法，属于矿业和岩土工程安全防控技术领域。设置有液压分裂机，液压分裂机包括液压泵站和分裂器，还包括如下步骤：步骤1，确定具有岩爆倾向性的围岩区，并确定岩爆危险区；步骤2，根据岩爆危险区，确定劈裂点位；步骤3，确定劈裂方向；步骤4，根据劈裂点位进行钻孔施工；步骤5，根据钻孔的位置利用分裂机进行劈裂；步骤6，是否完成所有钻孔的劈裂；步骤7，结束。本基于液压机械劈裂的岩爆解危方法，利用液压分裂机对高危区围岩上的钻孔进行劈裂，具有较高安全性、可靠性以及经济性，同时具有操作简单，施工方便的优点。

A method of rock burst prevention based on hydraulic mechanical fracturing

A method of rock burst prevention and treatment based on hydraulic mechanical splitting belongs to the technical field of mining and geotechnical engineering safety prevention and control. There are hydraulic splitters, hydraulic splitters including hydraulic pumping stations and splitters, and the following steps are included: Step 1, determine the rock zone with rock burst tendency, and determine the rock burst danger zone; step 2, determine the splitting point position according to the rock burst danger zone; step 3, determine the splitting direction; step 4, according to the splitting point position. Drill hole construction; step 5, splitting the machine according to the position of the drill hole; step 6, whether to complete the splitting of all the holes; step 7, end. Based on the rock burst method of hydraulic mechanical splitting, the hydraulic splitting machine is used to split the borehole on the surrounding rock of high risk area. It has high safety, reliability and economy, and it has the advantages of simple operation and convenient construction.

【技术实现步骤摘要】
一种基于液压机械劈裂的岩爆解危方法
一种基于液压机械劈裂的岩爆解危方法，属于矿业和岩土工程安全防控

技术介绍
硬岩巷道或隧道开挖后，遇到的最大问题之一就是岩爆，由于其具有突发性和动力性特点，不但对地下施工的人员和设备构成了直接威胁，而且影响施工进度，还能造成超挖、支护失效，甚至地震。随着地下空间开发与资源开采不断走向深部，岩爆的频度和强度均明显增加，由开挖引起的工程灾害日益严重，安全问题亟待解决，已成为我国未来深部地下工程的一大技术瓶颈问题。针对上述问题，要保证安全必须针对岩爆危险采取防控措施，目前关于对围岩岩爆的预防与控制措施主要有：1）采取短进尺、弱爆破的方法，减少对围岩的扰动，但该方法难以避免岩爆或降低岩爆的发生强度；2）采用TBM施工，减少对围岩的扰动，该方法同样难以避免岩爆或降低岩爆的发生强度；3）采取预裂爆破，降低围岩完整性和岩爆倾向性，但爆破安全性低，操作过程复杂；4）对围岩注水软化或水压致裂，降低围岩完整性和岩爆倾向性，但施工过程复杂，需要水源而且致裂效果难以保证；5）对围岩钻应力释放孔，降低围岩完整性和岩爆倾向性，一定程度的能量释放，可以起一定效果，但效果并不明显；6）采取喷锚网联合支护，该方法可以在一定程度上控制围岩岩爆，但成本偏高，施工过程复杂，而且如果不一定程度释放围岩能量，难以控制强岩爆；7）采用刚柔并济的抗爆缓冲支护技术，该方法成本高且尚在研发中。因此，需要针对岩爆危险区采取一定方法释放其能量，使其应力集中向深部转移且保证安全、经济和有效，从根本上实现岩爆解危。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用液压分裂机对高危区围岩上的钻孔进行劈裂，具有较高安全性、可靠性以及经济性，同时具有操作简单，施工方便优点的基于液压机械劈裂的岩爆解危方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于液压机械劈裂的岩爆解危方法，其特征在于：设置有液压分裂机，液压分裂机包括液压泵站和分裂器，还包括如下步骤：步骤1，确定具有岩爆倾向性的围岩区，划定围岩高应力区，并确定岩爆危险区；步骤2，根据岩爆危险区的危险等级，在围岩上确定劈裂点位；步骤3，根据围岩所受地压情况确定液压机械劈裂方向；步骤4，在预定的劈裂点位上采用钻孔设备进行施工钻孔；步骤5，在劈裂点位施工完钻孔后，采用液压分裂机对钻孔实施劈裂，根据劈裂方向将分裂器置入钻孔中开启液压泵站对该点位实施劈裂，形成劈裂裂缝；步骤6，判断是否完成所有钻孔的劈裂，如果已经完成所有钻孔的劈裂，则执行步骤7，如果尚未完成所有钻孔的劈裂，返回步骤5。步骤7，完成所有钻孔的劈裂之后，完成对围岩高应力区岩爆的解危。优选的，在步骤5中，所述钻孔的直径大于等于32mm，钻孔孔深大于等于250mm。优选的，所述的劈裂点位排列为方形或梅花形。优选的，所述劈裂点位的间距根据岩爆危险等级的由高到低而依次增大。优选的，在步骤5中，所述劈裂裂缝的宽度大于等于10mm。优选的，在步骤5中，所述劈裂裂缝的长度根据岩爆危险等级由高到低而依次降低，劈裂裂缝的长度大于等于10cm。优选的，所述劈裂点位的间距小于等于5m。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：本基于液压机械劈裂的岩爆解危方法，利用液压分裂机对高危区围岩上的钻孔进行劈裂，具有较高安全性、可靠性以及经济性，同时具有操作简单，施工方便的优点。由于可以预先精确的确定劈裂方向、劈裂形状以及尺寸，因此具有劈裂精度高，劈裂效果直观可控的优点，同时可极大程度降低围岩完整性和岩爆倾向性，能量释放效果明显，能从根本上实现岩爆解危。劈裂过程数秒钟可完成，并且可连续无间断地工作，效率高，运行及保养成本很低，无需像爆破作业那样采取隔离或其它耗时和昂贵的安全措施。液压分裂机在静态液压环境下可控制性的工作，相比较现有技术中爆破以及其它冲击性拆除时，会出现较大的安全隐患，无需采取复杂的安全措施，劈裂过程无震动、冲击、噪音、粉尘、飞屑等，更环保。同时在采用钻孔设备成孔后利用液压分裂机实施劈裂时，而且可以多孔同时劈裂，仅需单人操作，操作过程简单，维护保养便捷，使用寿命长，分裂机和液压泵站搬运十分方便。在本基于液压机械劈裂的岩爆解危方法中，首先在围岩的高危区进行钻孔，然后利用液压分裂机在钻孔的基础上对围岩实施劈裂，可极大程度降低围岩完整性和岩爆倾向性，能量释放效果明显，可以从根本上实现岩爆解危，具有较高的可靠性、环保性和经济性。由于利用液压分裂机时操作简单，因此还具有劈裂精度高，施工方便的优点，且无需爆破作业，安全性大大提高。因此本基于液压机械劈裂的岩爆解危方法特别适用于水利水电工程、交通、矿山等领域深埋地下洞室开挖或深部采矿过程中岩爆（冲击地压）的防治，具有安全、可靠、环保和经济性，劈裂精度高，操作简单，施工方便，无需爆破作业。附图说明图1为基于液压机械劈裂的岩爆解危方法流程图。具体实施方式图1是本专利技术的最佳实施例，下面结合附图1对本专利技术做进一步说明。如图1所示，一种基于液压机械劈裂的岩爆解危方法，包括如下步骤：步骤1，确定具有岩爆倾向性的围岩区，并确定岩爆危险区；确定具有岩爆倾向性的围岩区，划定围岩高应力区，并确定岩爆危险区。步骤2，根据岩爆危险区，确定劈裂点位；根据岩爆危险区的危险等级，在围岩上确定劈裂点位。在确定劈裂点位时，劈裂点位可排列成方形或梅花形，劈裂点位的间距根据岩爆危险等级的由高到低而依次增大，其中轻微岩爆区可根据岩爆区域范围点位间距定在5米。步骤3，确定劈裂方向；根据围岩所受地压情况确定液压机械劈裂方向。由于可以预先精确的确定劈裂方向、劈裂形状以及尺寸，因此具有劈裂精度高，劈裂效果直观可控的优点，同时可极大程度降低围岩完整性和岩爆倾向性，能量释放效果明显，能从根本上实现岩爆解危。步骤4，根据劈裂点位进行钻孔施工；在预定的劈裂点位上采用钻孔设备进行施工钻孔。在劈裂点位进行钻孔时，钻孔的直径至少为32mm，钻孔孔深至少为250mm，孔位垂直于围岩临空面。步骤5，根据钻孔的位置利用分裂机进行劈裂；在劈裂点位施工完钻孔后，采用液压分裂机对钻孔实施劈裂，液压分裂机由液压泵站和分裂器两大部分组成，根据劈裂方向将分裂器置入钻孔中开启液压泵站对该点位实施劈裂，劈裂裂缝宽度不低于10mm。劈裂裂缝的长度根据岩爆危险等级由高到低而依次降低，劈裂裂缝的长度大于等于10cm。如果多个钻孔的劈裂方向处于同一方向时，可采用多个钻孔同时劈裂的方式，此时将多个分裂器同时装入需要劈裂的钻孔中，然后利用液压泵站对多个钻孔同时加压实现劈裂，劈裂完成后多个钻孔各自的裂缝可以依次连接形成一道整体裂缝。在满足多孔同时劈裂的条件时，利用多孔同时劈裂的方式，可以得到更好的劈裂效果，且可以加快施工进程。在上述步骤2确定劈裂点位时，布置为方形更有助于实现利用多孔同时劈裂的方式实现劈裂。劈裂过程数秒钟可完成，并且可连续无间断地工作，效率高，运行及保养成本很低，无需像爆破作业那样采取隔离或其它耗时和昂贵的安全措施。液压分裂机在静态液压环境下可控制性的工作，相比较现有技术中爆破以及其它冲击性拆除时，会出现较大的安全隐患，无需采取复杂的安全措施，劈裂过程无震动、冲击、噪音、粉尘、飞屑等，更环保。同时在采用钻孔设备成孔后利用液压分裂机实施劈裂时，而且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于液压机械劈裂的岩爆解危方法，其特征在于：设置有液压分裂机，液压分裂机包括液压泵站和分裂器，还包括如下步骤：步骤1，确定具有岩爆倾向性的围岩区，划定围岩高应力区，并确定岩爆危险区；步骤2，根据岩爆危险区的危险等级，在围岩上确定劈裂点位；步骤3，根据围岩所受地压情况确定液压机械劈裂方向；步骤4，在预定的劈裂点位上采用钻孔设备进行施工钻孔；步骤 5，在劈裂点位施工完钻孔后，采用液压分裂机对钻孔实施劈裂，根据劈裂方向将分裂器置入钻孔中开启液压泵站对该点位实施劈裂，形成劈裂裂缝；步骤 6，判断是否完成所有钻孔的劈裂，如果已经完成所有钻孔的劈裂，则执行步骤7，如果尚未完成所有钻孔的劈裂，返回步骤5；步骤7，完成所有钻孔的劈裂之后，完成对围岩高应力区岩爆的解危。

【技术特征摘要】
1.一种基于液压机械劈裂的岩爆解危方法，其特征在于：设置有液压分裂机，液压分裂机包括液压泵站和分裂器，还包括如下步骤：步骤1，确定具有岩爆倾向性的围岩区，划定围岩高应力区，并确定岩爆危险区；步骤2，根据岩爆危险区的危险等级，在围岩上确定劈裂点位；步骤3，根据围岩所受地压情况确定液压机械劈裂方向；步骤4，在预定的劈裂点位上采用钻孔设备进行施工钻孔；步骤5，在劈裂点位施工完钻孔后，采用液压分裂机对钻孔实施劈裂，根据劈裂方向将分裂器置入钻孔中开启液压泵站对该点位实施劈裂，形成劈裂裂缝；步骤6，判断是否完成所有钻孔的劈裂，如果已经完成所有钻孔的劈裂，则执行步骤7，如果尚未完成所有钻孔的劈裂，返回步骤5；步骤7，完成所有钻孔的劈裂之后，完成对围岩高应力区岩爆的解危。2.根据权利要求1所述的基于液压机械劈裂的岩爆解危...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓君，李晓程，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37