【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种煤矿井下掘进工作面高应力区顶板爆破卸压解危方法。
技术介绍
1、冲击地压灾害是一种破坏性极强的岩石动力灾害，具有强势的动力失稳特征。近年来由于煤矿井下开采深度的不断增加，冲击地压灾害出现的频率和强度也持续增大，在各个产煤国家冲击地压灾害均有发生，造成了一定的人员伤亡和财产损失。
2、国内外工程技术人员围绕冲击地压灾害防治技术开展了大量的研究工作，提出了众多可行性方法，其中，顶板爆破卸压技术就是一种较为有效的冲击地压防治方法，顶板爆破卸压技术中爆破参数直接影响了卸压解危效果，目前常规爆破参数的确定不具有针对性，往往效果较差且后续需要不断调整优化，实际应用中存在局限性。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供一种煤矿井下掘进工作面高应力区顶板爆破卸压解危方法，结合微震监测系统(比如aramis微震监测系统)可有效确定顶板破裂结构并进一步确定合理的爆破参数，可以显著提高爆破效率、准确性和卸压解危效果。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种煤矿井下掘进工作面高应力区顶板爆破卸压解危方法，包括以下步骤：
4、步骤1、确定掘进工作面高应力区，且其沿工作面走向长度为lf；
5、步骤2、在高应力区中部布置取芯孔xk或者利用高应力区相邻的钻孔柱状图zk，确定高应力区的顶板岩层结构；
6、步骤3、通过xk或zk分别计算顶板岩层的第一层关键层k1、第二层关键层
7、步骤4、利用微震监测系统收集高应力区掘进期间大能量微震事件与煤层的垂直距离分别为a1、a2……ai……am，与煤壁的水平距离分别为x1、x2……xi……xm，得到岩层破裂线b；
8、步骤5、结合a1、a2……ai……am，a1、a2……ai……am、x1、x2……xi……xm和b，计算顶板爆破卸压解危参数；
9、步骤6、根据步骤5获得的顶板爆破卸压解危参数进行顶板爆破卸压。
10、优选，步骤4中，微震监测系统为aramis微震监测系统，大能量微震事件为3次方微震事件。
11、优选，所述顶板爆破卸压解危参数包括爆破孔直径d、爆破高度a、爆破孔深度e和爆破孔仰角β，装药长度zl和封孔长度fl。
12、优选，步骤3中通过xk或zk计算顶板岩层的关键层以及关键层顶部与煤层的距离的步骤包括：
13、步骤301、计算煤层顶板上方的第n层岩层对第一层关键岩层影响，所形成的上覆岩层载荷qn表达式为：
14、
15、式中，e1、e2...en分别为第1、2...n岩层弹性模量，h1、h2...hn分别为第1、2...n岩层的厚度，γ1、γ2...γn分别为第1、2...n岩层的体积力；
16、步骤302、当第n+1层岩层满足下式时，判断其为关键层：
17、
18、式中，qn+1为煤层顶板上方的第n+1层岩层对第一层关键岩层所形成的上覆岩层载荷，ln+1为煤层顶板上方的第n+1层岩层的破断距，ln为煤层顶板上方的第n层岩层的破断距；
19、步骤303、根据各顶板岩层的关键层位置计算各关键层顶部与煤层的距离a1、a2……ai……am。
20、优选，第i层岩层的破断距li根据下式计算：
21、
22、式中，ri为第i层岩层的单轴抗拉强度，qi为第i层岩层所受上覆岩层载荷，hi为第i层岩层的厚度。
23、优选：
24、爆破孔直径d根据钻具的钻头尺寸获得；
25、爆破高度a＝max{a1、a2……ai……am，a1、a2……ai……am}；
26、爆破孔仰角β根据岩层破裂线b获得；
27、爆破孔深度e＝a/sinβ；
28、zl+fl＝e，且
29、本专利技术的有益效果是：
30、传统爆破参数设计中的爆破孔仰角往往是根据经验取值，当仰角过小时致灾关键层不能及时预裂，达不到解危效果，而仰角过大时，井下施工困难，且容易导致局部爆破施工区域位于煤柱区域，易导致煤柱失稳冲击破坏，给井下安全生产带来隐患。传统爆破参数设计中的爆破孔深度往往是根据柱状图大致估计厚硬岩层进行设计，经最终爆破卸压解危后，应力集中程度并未降低或降低幅度太小，风险性依旧存在。本专利技术提供的一种煤矿井下掘进工作面高应力区顶板爆破卸压解危方法，结合传统关键层理论以及现场微震监测系统(比如aramis微震监测系统)可有效确定顶板破裂结构、致灾关键层，并进一步确定合理的爆破深度和爆破孔仰角等爆破参数，可以显著提高爆破效率、准确性和卸压解危效果，施工后有效的降低了应力集中，提高了巷道稳定性，有利于冲击地压工作面安全掘进。
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1.一种煤矿井下掘进工作面高应力区顶板爆破卸压解危方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下掘进工作面高应力区顶板爆破卸压解危方法，其特征在于，步骤4中，微震监测系统为ARAMIS微震监测系统，大能量微震事件为3次方微震事件。
3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下掘进工作面高应力区顶板爆破卸压解危方法，其特征在于，所述顶板爆破卸压解危参数包括爆破孔直径D、爆破高度A、爆破孔深度E和爆破孔仰角β，装药长度ZL和封孔长度FL。
4.根据权利要求3所述的一种煤矿井下掘进工作面高应力区顶板爆破卸压解危方法，其特征在于，步骤3中通过XK或ZK计算顶板岩层的关键层以及关键层顶部与煤层的距离的步骤包括：
5.根据权利要求4所述的一种煤矿井下掘进工作面高应力区顶板爆破卸压解危方法，其特征在于，第i层岩层的破断距li根据下式计算：
6.根据权利要求4所述的一种煤矿井下掘进工作面高应力区顶板爆破卸压解危方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下掘进工作面高应力区顶板爆破卸压解危方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下掘进工作面高应力区顶板爆破卸压解危方法，其特征在于，步骤4中，微震监测系统为aramis微震监测系统，大能量微震事件为3次方微震事件。
3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下掘进工作面高应力区顶板爆破卸压解危方法，其特征在于，所述顶板爆破卸压解危参数包括爆破孔直径d、爆破高度a、爆破孔深度e和爆破孔仰角β，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张修峰，陈洋，牟宗龙，曹京龙，顾鹏，蒋春龙，蔡辉，王浩，韩飞，
申请(专利权)人：山东能源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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