一种基于地面承压爆破的断层活化型冲击地压控制方法与流程

1.发明涉及煤炭开采方法技术领域，尤其涉及一种基于地面承压爆破的断层活化型冲击地压控制方法。


背景技术：

2.煤炭是中国最为主要的一次能源，支撑着国民经济的发展，在中国各大煤田中断层地质构造普遍存在，在开采过程中可能使断层发生相互错动，剧烈释放能量，导致工作面出现冲击地压现象。相比与一般类型的冲击地压，断层引发的冲击地压强度大、影响范围广，更加容易造成设备损坏和人员伤亡。
3.为了能控制断层活化型冲击矿压，国内外学者先后提出了合理布置工作面、钻孔卸压、顶板爆破、加强支护等多种手段。虽然这些手段能够到达一定的控制效果，但也存在一些的弊端：合理布置工作面的方式容易造成采区内产生大量的三角遗煤，降低采区回收率；钻孔卸压和顶板爆破方式对断层活化型冲击地压的控制范围和效果有限；加强支护方式是最为常见的被动解危方式，但其反复支护、操作复杂，同时控制范围有限、影响工作面正常生产。
4.为此本发明提出一种对断层活化型冲击矿压控制范围大、控制效果好、操作简单，同时不影响采区回收率和工作面正常生产的方法。


技术实现要素：

5.发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种基于地面承压爆破的断层活化型冲击地压控制方法
6.具体包含以下步骤：
7.步骤a、钻井：在平行于断层的倾向方向且距离断层垂直距离l1位置处采用钻井平台打直径为d1的倾斜井，
8.当倾斜井底部穿过煤层并与煤层底部的垂直距离为l2时，停止打井；
9.步骤b、填充炸药：将封装好的直径为d2，长度为h1，爆速为v的炸药卷依次推入倾斜井井底，并引出导爆索，当炸药卷累计推送长度l3时，停止推送；
10.步骤c、注水：向倾斜井中炸药卷与倾斜井之间的空隙注水；
11.步骤d、注入炮泥：不断推送炮泥至倾斜井井底，其中累计推送炮泥的长度为l4；
12.步骤e、爆破：激发导爆索，完成爆破；
13.步骤f、钻孔：沿炮泥长度方向利用中空钻杆钻孔，并将所述炮泥贯穿；
14.步骤g、泄压：将中空钻杆末端与空气连通，将倾斜井中高压气体排出。
15.进一步的，倾斜井与断层的垂直距离l1同基本顶普氏系数f、煤层厚度h相关，具体关系如下：
16.当0<f<5mpa时，l1＝(1.5
‑
2)
·
h；
17.当5≤f<8mpa时，l1＝(2
‑
3)
·
h；
18.当f≥8时，l1＝3h。
19.进一步的，倾斜井直径d1同基本顶的单轴抗压强度σc相关，具体关系如下：d1＝100σ
c
/σ0，其中式中，σ0＝10mpa/mm。
20.进一步的，倾斜井底部与煤层底部的垂直距离l2同断层的落差h、煤层厚度h相关。
21.当0<h<45m，且h<8m时，l2＝3h；
22.当0<h<45m，且h≥8m时，l2＝3.5h；
23.当h≥45m时，l2＝5.5h。
24.进一步的，炸药卷直径d2同基本顶普氏系数f，倾斜井直径d1相关，具体关系如下：
25.当0<f<6时，d2＝(0.65
‑
0.75)
·
d1；
26.当f≥6时，d2＝(0.75
‑
0.80)
·
d1。
27.进一步的，炸药卷长度为h1≥500mm，爆速v≥4500m/s。
28.进一步的，炸药卷累计推送长度l3同煤层水平应力σx、工作面垮落带高度m相关，具体关系如下：
29.当0<σx<5mpa时，l3＝(0.8
‑
1.0)
·
m；
30.当5≤σx<10mpa时，l3＝(1.0
‑
1.2)
·
m；
31.当σx≥10mpa时，l3＝1.3
·
m。
32.进一步的，炮泥的长度为l4与倾斜井直径d1、乳化炸药直径d2、炸药卷累计推送长度l3相关，具体关系如下：
33.l4≥0.56d2/d1
·
l3。
34.相比于现有技术，发明的有益效果在于：
35.通过本发明的设置，提供了一种对断层活化型冲击矿压控制范围大、控制效果好、操作简单，同时不影响采区回收率和工作面正常生产的方法。
附图说明
36.附图用来提供对发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与发明的实施例一起用于解释发明，并不构成对发明的限制。
37.图1为发明一种基于地面承压爆破的断层活化型冲击地压控制方法结构示意图；
38.图2为图1中a部分的局部放大图；
39.图3为发明中空钻杆布置位置示意图；
40.图4为图1中i
‑
i剖面图。
41.图中：1——断层，2——钻井平台，3——倾斜井，4——煤层，5——炸药卷，6——导爆索，7——药卷与倾斜井之间空隙，8——炮泥，9——中空钻杆。
具体实施方式
42.下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
43.在发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
44.参照图1
‑
图4，
45.实施例1：一种基于地面承压爆破的断层活化型冲击地压控制方法，
46.包含以下步骤：
47.步骤a、钻井：在平行于断层1的倾向方向且距离断层1垂直距离l1位置处采用钻井平台2打直径为d1的倾斜井3，当倾斜井3底部穿过煤层4并与煤层4底部的垂直距离为l2时，停止打井；
48.其中，关于l1,倾斜井3与断层1的垂直距离l1同基本顶普氏系数f、煤层4厚度h相关，具体关系如下：
49.当0<f<5mpa时，l1＝(1.5
‑
2)
·
h；
50.当5≤f<8mpa时，l1＝(2
‑
3)
·
h；
51.当f≥8时，l1＝3h；
52.其中，关于d1,倾斜井3直径d1同基本顶的单轴抗压强度σc相关，具体关系如下：d1＝100σ
c
/σ0，其中式中，σ0＝10mpa/mm；
53.倾斜井3底部与煤层4底部的垂直距离l2同断层1的落差h、煤层4厚度h相关，
54.当0<h<45m，且h<8m时，l2＝3h；
55.当0<h<45m，且h≥8m时，l2＝3.5h；
56.当h≥45m时，l2＝5.5h。
57.步骤b、填充炸药：将封装好的直径为d2，长度为h1，爆速为v的炸药卷5依次推入倾斜井3井底，并引出导爆索6，当炸药卷5累计推送长度l3时，停止推送；
58.其中，关于d2，炸药卷5直径d2同基本顶普氏系数f，倾斜井3直径d1相关，具体关系如下：
59.当0<f<6时，d2＝(0.65
‑
0.75)
·
d1；
60.当f≥6时，d2＝(0.75
‑
0.80)
·
d1；
61.其中，关于h1，炸药卷5长度为h1≥500mm，爆速v≥4500m/s。
62.其中，关于l3,炸药卷5累计推送长度l3同煤层4水平应力σx、工作面垮落带高度m相关，具体关系如下：
63.当0<σx<5mpa时，l3＝(0.8
‑
1.0)
·
m；
64.当5≤σx<10mpa时，l3＝(1.0
‑
1.2)
·
m；
65.当σx≥10mpa时，l3＝1.3
·
m；
66.步骤c、注水：向倾斜井3中炸药卷5与倾斜井3之间的空隙注水6；
67.步骤d、注入炮泥8：不断推送炮泥8至倾斜井3井底，其中累计推送炮泥8的长度为l4；
68.炮泥8的长度为l4与倾斜井3直径d1、乳化炸药直径d2相关、炸药卷累计推送长度l3，具体关系如下：
69.其中，关于l4,炮泥8的长度l4≥0.56d2/d1
·
l3。
70.步骤e、爆破：激发导爆索6，完成爆破；
71.步骤f、钻孔：沿炮泥8长度方向利用中空钻杆9钻孔，并将所述炮泥8贯穿；
72.步骤g、泄压：将中空钻杆9末端与空气连通，将倾斜井3中高压气体排出。
73.实施例2：
74.以晋能控股集团塔山煤矿某工作面为例，
75.该工作面的煤层开采厚度为14m，煤层厚度450m；基本顶为砂岩层，单轴抗压强度σc为60mpa，普氏系数f＝6；煤层水平应力σx为12mpa；工作面断层的落差为10m，垮落带高度为80m。
76.根据以上工作面条件，地面承压爆破的具体过程如下：
77.步骤a、平行于断层1倾向方向、距离断层垂直距离30m，采用钻井平台2打直径为600mm的倾斜井3。当倾斜井3底部穿过煤层4并与煤层4底部的垂直距离为49m时，停止打井；
78.步骤b、将封装好的直径为480mm，长度为500mm，爆速为5500m/s的炸药卷5依次推入倾斜井3井底，并引出导爆索6。当炸药卷5累计推送长度104m时，停止推送；
79.步骤c、向倾斜井3中注水7直到完全充填炸药卷与倾斜井之间空隙7；
80.步骤d、不断推送炮泥8至倾斜井3井底，直到累计推送炮泥8的长度为47m；
81.步骤e、激发导爆索6，完成爆破；
82.步骤f、沿着炮泥8中心轴线采用中空钻杆9钻孔，待钻孔贯穿炮泥8时停止钻孔；
83.步骤g、将中空钻杆9末端与空气连通，将倾斜井3中高压气体排出。
84.以上所述，仅为发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在发明揭露的技术范围内，根据发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在发明的保护范围之内。