[发明专利]适用于超深竖井的钻孔卸压方法

说明书

本发明提供了一种适用于超深竖井的钻孔卸压方法，在超深竖井的掘进过程中进行钻孔预卸压，在工作面上向掘进方向依次布设应力释放孔和卸压孔；应力释放孔等间距布置于工作面四周，卸压孔布置于内部区域；多个卸压孔形成穿过工作面中心点的直线钻孔排，卸压孔的间距为由工作面中心区域向竖井的井壁呈等差设置，最大间距位于中心区域；按单位掘进深度进行连续两次掘进‑出渣工艺，然后在新的工作面上再次进行钻孔预卸压；重复交替进行掘进‑出渣和钻孔预卸压工艺，直至掘至竖井设定深度。该方法通过钻孔预卸压提前对应力集中区进行应力释放，并通过对布孔结构和相关参数的设计，达到卸压程度最大化，保证超深竖井施工的安全性，实际应用价值高。

技术领域

本发明涉及超深竖井卸压技术领域，尤其涉及一种适用于超深竖井的钻孔卸压方法。

背景技术

随着矿产需求量不断增加和浅部资源的日益枯竭，多数矿山进入深部开采阶段，且已经成为未来采矿的发展趋势。随着矿山开采深度的增加，高应力特征显现，岩爆、冲击地压等地质灾害频发，增加了深部矿产资源开采的难度。卸压技术能够有效解决矿山深部局部高应力集中并防治矿山动力地质灾害。目前常用的卸压技术包括水力卸压、卸压槽或卸压巷、爆破卸压以及钻孔卸压技术；水力卸压技术的注水压力相对较小，仅适用于在软岩或裂隙发育区域；采用卸压槽或卸压巷技术时，其与应力集中区距离难以确定；爆破卸压技术中，爆炸对岩体扰动机理研究较少，爆破卸压影响范围的确定比较困难。

钻孔卸压是通过在高应力集中区施工大直径钻孔形成软弱带，使得高应力向岩体深部转移或积聚的能量得以释放的一种卸压方法。发明专利(申请号为CN201610915369.4)公开了一种煤层冲击型矿震防控方法，在工作面煤壁进行了大直径密集钻孔卸压，通过在高应力媒体内制造大空间，改变应力分布；再经对停采工作面周围的煤壁卸压和巷道深孔爆破，使冲击能量充分释放，从根本上减少和防控冲击型矿震的发生。发明专利(申请号为CN 202010352871.5)公开了一种厚煤层工作面冲击地压危险巷道的全方位卸压方法，通过在巷道两帮施工大直径钻孔卸压，形成筒状卸压带，确定巷道围岩应力状态，保证应力峰值区位于支护范围以外。

从上述现有技术中可以看出，钻孔卸压技术多用于煤层开采过程中的巷道支护，对工作面或巷道面进行水平钻孔卸压；而此方法难以适应超深竖井施工过程中应力不断叠加而造成应力集中问题；且在超深竖井施工过程中出现应力集中后，再进行钻孔卸压，岩体由相对稳定的两向应力状态转变为单向受力状态，岩体原来高应力与卸压孔周边应力集中进一步叠加，会造成卸压孔周围局部岩体瞬间的高应力增加，可能引起岩体非稳定破坏，诱发岩爆，对施工的安全性造成威胁。所以，针对超深竖井如何进行钻孔卸压，目前尚无定论。

有鉴于此，有必要设计一种改进的适用于超深竖井的钻孔卸压方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于超深竖井的钻孔卸压方法，在超深竖井的掘进过程中，进行钻孔预卸压，通过在工作面上依次布设应力释放孔和卸压孔，提前对应力集中区域进行应力的释放；并通过对布孔结构和相关参数的设计，在不影响竖井正常施工的前提下，达到卸压程度最大化，保证了超深竖井施工的安全性。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种适用于超深竖井的钻孔卸压方法，包括以下步骤：

S1、进行超深竖井的掘进，同时对井壁矿岩和支护体的状态进行实时监测；

S2、当开始出现施工困难或岩爆问题时，停止掘进，进行钻孔预卸压；所述钻孔预卸压为在当前工作面上向掘进方向依次布设若干个应力释放孔和卸压孔；所述应力释放孔和所述卸压孔的深度为所述超深竖井单位掘进深度的2～2.2倍；

所述应力释放孔等间距布置于所述工作面的四周，所述卸压孔布置于所述工作面的内部区域；多个所述卸压孔形成穿过所述工作面中心点的直线钻孔排，所述卸压孔的间距为由所述工作面中心区域向所述竖井的井壁呈等差设置，最大间距位于所述工作面中心区域；