一种冲击地压巷道围岩卸压方法技术

一种冲击地压巷道围岩卸压方法，在巷道左右两侧的帮部分别水平布设一个钻孔；利用钻孔触探仪对钻孔进行探测，获得不同深度的受压情况和位移信息数据；数据采集仪根据获得的钻孔内压力和位移的信息数据，分析出帮部不同深度的应力情况，并确定出切缝卸压的深度；根据得到的切缝深度，在巷道左右两侧的帮部竖直面的中间位置，以一定的间距分别布设一排钻孔；利用电脉冲装置在巷道底板的钻孔进行作业以进行致裂作业；在达到预期效果后，取出电脉冲装置，进行下一邻近钻孔的冲击作业，直至整个巷道帮部致裂作业全部结束；完成巷道底板另一侧的钻孔致裂作业；对巷道帮部致裂面进行注浆加固。该方法探测精度高，切缝速度快、卸压效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种冲击地压巷道围岩卸压方法
本专利技术属于矿井巷道冲击地压防治
，具体涉及一种冲击地压巷道围岩卸压方法。
技术介绍
现阶段，我国煤矿开采主要为井工开采模式，对于深井巷道，尤其是千米深井，不同强度的冲击地压对矿井的安全生产带来了较大的危害性，因而冲击地压的防治是深井开采的主要问题之一。在井下开采过程中，巷道会出现强烈的冲击地压显现。在大巷中冲击地压的来袭，会使巷道产生大变形，甚至会对巷道形成破坏。目前，针对巷道冲击地压的防治，主要有钻孔卸压法、开挖卸压巷、水压致裂和爆破卸压等方式，这些传统的卸压方式，通常仅能适用于高、中、低不同的冲击地压，均具有一定的局限性，且带来了安全环保的问题。因此需要一种新的冲击地压巷道围岩卸压方法，既能同时对不同冲击地压达到同样的卸压效果，又安全环保，不会对矿井造成二次污染。再者，现有技术中，在探测方面，我国钻孔探测原位测试方法有超声波探测法、钻孔触探法、钻孔剪切法等。而由于原有的钻孔触探法在探头上只有单一的探针，对钻孔围岩进行探测，在探测时不仅测试方位有偏差，而且测试数据也不够精准。在底板控制方面，传统的对顶板爆破方式存在炸药消耗大、有危险性、动力扰动大等缺点。在注浆方面采用PVC管进行快速注浆，且能实时监测围岩深部应力变化情况。在巷道冲击地压防治领域，急需一种集探测、切缝卸压、注浆加固于一体的创新高效冲击地压巷道围岩卸压方法。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种冲击地压巷道围岩卸压方法，该方法对巷道帮部前期的探测过程不易出现偏差，探测精度高，有利于准确的分析出帮部岩层受压情况；同时，切缝速度快、卸压效果好，不会造成二次污染，且切缝过程中的动力扰动小，不会损坏原有的支护，再者，其围岩控制效果好；该方法集探测、切缝卸压、控制围岩于一体，能有效保证煤矿的安全生产工作。为了实现上述目的，本专利技术提供一种冲击地压巷道围岩卸压方法，包括钻孔触探仪和电脉冲装置，所述钻孔触探仪包括输送杆、升降器、探头、探针、手压泵和数据采集仪，所述输送杆为伸缩式杆件，输送杆的一端与升降器连接，其外径小于钻孔的内径；所述升降器安装在巷道内，升降器为可升降式结构，且俯仰角度可调节，从而不仅可以调整输送杆进入钻孔的深度，也可以调节输送杆的角度以适应不同角度的钻孔；所述探头安装在输送杆的上端，其顶端周身均匀的设置有四个径向安装孔，其内部还设置有连通到四个径向安装孔里端的油道，油道的进油口设置在探头的表面；探针的数量四个，四个探针分别安装在四个径向安装孔中，且两两成对的分布在x轴和y轴方向上；探针的里端外侧安装有活塞环，并通过活塞环与径向安装孔滑动密封配合，探针的长度小于径向安装孔的深度，且其里端还通过拉簧与径向安装孔的孔底连接；探针顶端的外部设置在压力传感器；在探头上设置有检测探针伸出长度的位移传感器；所述手压泵设置在巷道内，且通过油路与探头上的进油口连接；所述数据采集仪通过电缆与位移传感器和压力传感器连接；所述电脉冲装置包括推杆、操作台、冲击波产生器、封孔器和控制器，所述推杆的一端与操作台连接，其外径小于钻孔的内径；所述操作台设置在巷道内，操作台用于控制推杆伸缩长度和俯仰角度的调节；所述冲击波产生器的尺寸小于钻孔的内径，其安装在推杆的另一端，其外部相对的两侧固定嵌设有呈V字形的聚能罩，聚能罩的里端与冲击波产生器的出口相连通；所述封孔器为筒式结构，其套设在推杆的外部，并与钻孔的孔口相配合，用于建立推杆与钻孔的孔口之间的密封连接；封孔器上设置有连通到其内腔中的注水口；控制器与操作台和冲击波产生器连接；具体包括以下步骤；S1：在巷道左右两侧的帮部分别布设一个钻孔，每个钻孔均由巷道一侧水平向外侧延伸到底板岩层中；每个钻孔的深度均为5～8m；S2：利用钻孔触探仪对钻孔进行探测；通过调节升降器将输送杆放进钻孔的内部，并将探头输送到钻孔内的待测位置；启动手压泵工作通过油路和油道向径向安装孔中供油，油液同时推动四个活塞环向外侧移动，进而推动x轴方向上的两个探针分别沿x轴正、负两个方向同时伸出，推动y轴方向上的两个探针分别沿y轴正、负两个方向同时伸出；探针缓慢伸出后，其端部逐渐与岩层接触并压紧，直至深入到岩层中；数据采集仪利用压力传感器和位移传感器进行信号的实时采集，并根据采集的信号分析钻孔内压力和位移的信息数据，同时对信息数据进行记录和存储；断开手压泵和油路之间的连接，在拉簧的作用下，探针回缩到探头内部，再通过调节升降器带动输送杆回缩，使探头回缩至下一探测深度；依次获得不同深度的深度岩层受压情况和位移信息数据，直至完成整个钻孔的水平探测过程；S3：数据采集仪根据获得的钻孔内压力和位移的信息数据，分析出帮部不同深度的应力情况，并通过与其连接的显示装置进行应力情况的显示；结合应力情况推断出切缝卸压的深度及所需的冲击波能量参数；S4：根据得到的切缝深度，在巷道左右两侧的帮部竖直面的中间位置，以一定的间距分别布设一排钻孔，每个钻孔均由巷道一侧水平向外侧延伸到底板岩层中；每个钻孔的深度均为5～12m；S5：利用电脉冲装置在巷道底板的第一个钻孔进行作业，通过操作台控制推杆伸入到钻孔的底部，利用封孔器封住钻孔的孔口，并通过连接在注水口上的水路进行注水作业；钻孔中注满水后，接通电源，冲击波通过冲击波产生器进行能量的释放，通过冲击波产生器上部安装的聚能罩将能量聚集瞬时释放，聚能罩进口尺寸小，出口尺寸大，且由进口向出口的尺寸逐渐向外部张开，能确保冲击波能量可靠稳定的作用于岩层；冲击波沿着聚能罩方向定向致裂岩层，冲击波能量释放的瞬间对岩层产生撕裂作用，扩散的冲击波结合钻孔中的水形成电液效应，进一步增加对岩层的撕裂式破坏程度，在冲击波重复作业过程中，岩层会产生裂隙，通过注水口持续低压注水，并保持恒定的水压，水沿着冲击波产生的裂隙进入到岩层深部，利用水将冲击波进一步耦合到岩层中，水既能充当冲击波的传播介质，又能起到保护冲击波产生器的作用，重复进行多次冲击作业形成放射状致裂面，直至岩层裂隙扩展到指定范围，即完成该作业点的作业，接着收缩推杆至下一作业点位置，重复上一个作业点的作业方式，依次作业至距孔口0.3m处，即完成一个钻孔作业；控制器通过冲击波产生器能获得冲击波的实时延伸距离，进而获得致裂面的形状并在显示器上进行显示；S6：通过控制器上连接的显示器观察冲击波致裂范围，在达到预期效果后，取出电脉冲装置，并进行下一邻近钻孔的冲击作业，重复步骤S5的操作，同时，通过水压的变化情况，判断当前钻孔的致裂范围是否与上一钻孔的致裂范围是否贯通，在两个相邻致裂面相通时，即完成该钻孔的冲击作业，并继续进行下一钻孔的冲击作业，直至整个巷道帮部致裂作业全部结束，致裂作业全部结束后，巷道帮部上形成一个致裂面，切断了巷道帮部的应力传递，致裂面处原有的应力解除，完成了卸压；S7：在巷道另一侧，重复步骤S5至步骤S6，完成巷道底板另一侧的钻孔致裂作业，在两帮分别形成两个致裂面，解除了帮部浅部的应力，完成了卸压；S8：完成巷道两帮致裂工作后，对巷道帮部致裂面进行注浆加固，增加帮部围岩的整体性和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲击地压巷道围岩卸压方法，包括钻孔触探仪和电脉冲装置(4)，所述钻孔触探仪包括输送杆(8)、升降器(7)、探头(9)、探针(10)、手压泵(6)和数据采集仪(12)，所述输送杆(8)为伸缩式杆件，输送杆(8)的一端与升降器(7)连接，其外径小于钻孔(2)的内径；所述升降器(7)安装在巷道(5)内，升降器(7)为可升降式结构，且俯仰角度可调节，从而不仅可以调整输送杆(8)进入钻孔(2)的深度，也可以调节输送杆(8)的角度以适应不同角度的钻孔(2)；所述探头(9)安装在输送杆(8)的上端，其顶端周身均匀的设置有四个径向安装孔(24)，其内部还设置有连通到四个径向安装孔(24)里端的油道(27)，油道(27)的进油口(28)设置在探头(9)的表面；探针(10)的数量四个，四个探针(10)分别安装在四个径向安装孔(24)中，且两两成对的分布在x轴和y轴方向上；探针(10)的里端外侧安装有活塞环(25)，并通过活塞环(25)与径向安装孔(24)滑动密封配合，探针(10)的长度小于径向安装孔(24)的深度，且其里端还通过拉簧(26)与径向安装孔(24)的孔底连接；探针(10)顶端的外部设置在压力传感器；在探头(9)上设置有检测探针(10)伸出长度的位移传感器；所述手压泵(6)设置在巷道(5)内，且通过油路(13)与探头(9)上的进油口(28)连接；所述数据采集仪(12)通过电缆(11)与位移传感器和压力传感器连接；/n所述电脉冲装置(4)包括推杆(18)、操作台(16)、冲击波产生器(17)、封孔器(19)和控制器(14)，所述推杆(18)的一端与操作台(16)连接，其外径小于钻孔(2)的内径；所述操作台(16)设置在巷道(5)内，操作台(16)用于控制推杆(18)伸缩长度和俯仰角度的调节；所述冲击波产生器(17)的尺寸小于钻孔(2)的内径，其安装在推杆(18)的另一端，其外部相对的两侧固定嵌设有呈V字形的聚能罩(15)，聚能罩(15)的里端与冲击波产生器(17)的出口相连通；所述封孔器(19)为筒式结构，其套设在推杆(18)的外部，并与钻孔(2)的孔口相配合，用于建立推杆(18)与钻孔(2)的孔口之间的密封连接；封孔器(19)上设置有连通到其内腔中的注水口(20)；控制器(14)与操作台(16)和冲击波产生器(17)连接；/n其特征在于，具体包括以下步骤；/nS1：在巷道(5)左右两侧的帮部分别布设一个钻孔(2)，每个钻孔(2)均由巷道(5)一侧水平向外侧延伸到底板岩层(3)中；每个钻孔(2)的深度均为5～8m；/nS2：利用钻孔触探仪对钻孔(2)进行探测；通过调节升降器(7)将输送杆(8)放进钻孔(2)的内部，并将探头(9)输送到钻孔(2)内的待测位置；启动手压泵(6)工作通过油路(13)和油道(27)向径向安装孔(24)中供油，油液同时推动四个活塞环(25)向外侧移动，进而推动x轴方向上的两个探针(10)分别沿x轴正、负两个方向同时伸出，推动y轴方向上的两个探针(10)分别沿y轴正、负两个方向同时伸出；探针(10)缓慢伸出后，其端部逐渐与岩层(3)接触并压紧，直至深入到岩层(3)中；数据采集仪(12)利用压力传感器和位移传感器进行信号的实时采集，并根据采集的信号分析钻孔(2)内压力和位移的信息数据，同时对信息数据进行记录和存储；断开手压泵(14)和油路(13)之间的连接，在拉簧(26)的作用下，探针(10)回缩到探头(9)内部，再通过调节升降器(7)带动输送杆(8)回缩，使探头(9)回缩至下一探测深度；依次获得不同深度的深度岩层(3)受压情况和位移信息数据，直至完成整个钻孔(2)的水平探测过程；/nS3：数据采集仪(12)根据获得的钻孔(2)内压力和位移的信息数据，分析出帮部不同深度的应力情况，并通过与其连接的显示装置进行应力情况的显示；结合应力情况推断出切缝卸压的深度及所需的冲击波能量参数；/nS4：根据得到的切缝深度，在巷道(5)左右两侧的帮部竖直面的中间位置，以一定的间距分别布设一排钻孔(2)，每个钻孔(2)均由巷道(5)一侧水平向外侧延伸到底板岩层(3)中；每个钻孔(2)的深度均为5～12m；/nS5：利用电脉冲装置(4)在巷道(5)底板的第一个钻孔(2)进行作业，通过操作台(16)控制推杆(18)伸入到钻孔(2)的底部，利用封孔器(19)封住钻孔(2)的孔口，并通过连接在注水口(20)上的水路进行注水作业；钻孔(2)中注满水后，接通电源，冲击波通过冲击波产生器(17)进行能量的释放，通过冲击波产生器(17)上部安装的聚能罩(15)将能量聚集瞬时释放，聚能罩(15)进口尺寸小，出口尺寸大，且由进口向出口的尺寸逐渐向外部张开，能确保冲击波能量可靠稳定的作用于岩层(3)；冲击波沿着聚能罩(15)方向定向致裂岩层(3)，冲...

【技术特征摘要】
1.一种冲击地压巷道围岩卸压方法，包括钻孔触探仪和电脉冲装置(4)，所述钻孔触探仪包括输送杆(8)、升降器(7)、探头(9)、探针(10)、手压泵(6)和数据采集仪(12)，所述输送杆(8)为伸缩式杆件，输送杆(8)的一端与升降器(7)连接，其外径小于钻孔(2)的内径；所述升降器(7)安装在巷道(5)内，升降器(7)为可升降式结构，且俯仰角度可调节，从而不仅可以调整输送杆(8)进入钻孔(2)的深度，也可以调节输送杆(8)的角度以适应不同角度的钻孔(2)；所述探头(9)安装在输送杆(8)的上端，其顶端周身均匀的设置有四个径向安装孔(24)，其内部还设置有连通到四个径向安装孔(24)里端的油道(27)，油道(27)的进油口(28)设置在探头(9)的表面；探针(10)的数量四个，四个探针(10)分别安装在四个径向安装孔(24)中，且两两成对的分布在x轴和y轴方向上；探针(10)的里端外侧安装有活塞环(25)，并通过活塞环(25)与径向安装孔(24)滑动密封配合，探针(10)的长度小于径向安装孔(24)的深度，且其里端还通过拉簧(26)与径向安装孔(24)的孔底连接；探针(10)顶端的外部设置在压力传感器；在探头(9)上设置有检测探针(10)伸出长度的位移传感器；所述手压泵(6)设置在巷道(5)内，且通过油路(13)与探头(9)上的进油口(28)连接；所述数据采集仪(12)通过电缆(11)与位移传感器和压力传感器连接；
所述电脉冲装置(4)包括推杆(18)、操作台(16)、冲击波产生器(17)、封孔器(19)和控制器(14)，所述推杆(18)的一端与操作台(16)连接，其外径小于钻孔(2)的内径；所述操作台(16)设置在巷道(5)内，操作台(16)用于控制推杆(18)伸缩长度和俯仰角度的调节；所述冲击波产生器(17)的尺寸小于钻孔(2)的内径，其安装在推杆(18)的另一端，其外部相对的两侧固定嵌设有呈V字形的聚能罩(15)，聚能罩(15)的里端与冲击波产生器(17)的出口相连通；所述封孔器(19)为筒式结构，其套设在推杆(18)的外部，并与钻孔(2)的孔口相配合，用于建立推杆(18)与钻孔(2)的孔口之间的密封连接；封孔器(19)上设置有连通到其内腔中的注水口(20)；控制器(14)与操作台(16)和冲击波产生器(17)连接；
其特征在于，具体包括以下步骤；
S1：在巷道(5)左右两侧的帮部分别布设一个钻孔(2)，每个钻孔(2)均由巷道(5)一侧水平向外侧延伸到底板岩层(3)中；每个钻孔(2)的深度均为5～8m；
S2：利用钻孔触探仪对钻孔(2)进行探测；通过调节升降器(7)将输送杆(8)放进钻孔(2)的内部，并将探头(9)输送到钻孔(2)内的待测位置；启动手压泵(6)工作通过油路(13)和油道(27)向径向安装孔(24)中供油，油液同时推动四个活塞环(25)向外侧移动，进而推动x轴方向上的两个探针(10)分别沿x轴正、负两个方向同时伸出，推动y轴方向上的两个探针(10)分别沿y轴正、负两个方向同时伸出；探针(10)缓慢伸出后，其端部逐渐与岩层(3)接触并压紧，直至深入到岩层(3)中；数据采集仪(12)利用压力传感器和位移传感器进行信号的实时采集，并根据采集的信号分析钻孔(2)内压力和位移的信息数据，同时对信息数据进行记录和存储；断开手压泵(14)和油路(13)之间的连接，在拉簧(26)的作用下，探针(10)回缩到探头(9)内部，再通过调节升降器(7)带动输送杆(8)回缩，使探头(9)回缩至下一探测深度；依次获得不同深度的深度岩层(3)受压情况和位移信息数据，直至完成整个钻孔(2)的水平探测过程；
S3：数据采集仪(12)根据获得的钻孔(2)内压力和位移的信息数据，分析出帮部不同深度的应力情况，并通过与其连接的显示装置进行应力情况的显示；结合应力情况推断出切缝卸压的深度及所需的冲击波能量参数；
S4：根据得到的切缝深度，在巷道(5)左右两侧的帮部竖直面的中间位置，以一定的间距分别布设一排钻孔(2)，每个钻孔(2)均由巷道(5)一侧水平向外侧延伸到底板岩层(3)中；每个钻孔(2)的深度均为5～12m；
S5：利用电脉冲装置(4)在巷道(5)底板的第一个钻孔(2)进行作业，通过操作台(16)控制推杆(18)伸入到钻孔(2)的底部，利用封孔器(19)封住钻孔(2)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李桂臣，毕瑞阳，孙长伦，梁巨理，孙元田，荣浩宇，许嘉徽，马嘉伟，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32