[发明专利]基于地应力诱导效应的深部高应力岩巷中深孔高效掏槽爆破方法

说明书

本发明实施例提供的基于地应力诱导效应的深部高应力岩巷中深孔高效掏槽爆破方法，涉及深部岩体钻爆掘进领域。包括：在待掘进岩巷原位临空面开展地应力爆破测试，获取所述待掘进岩巷原位所处地层岩体的地应力、爆炸应力波及围岩夹制力协同作用下的裂纹分布状态；根据所述裂纹分布状态在所述待掘进岩巷的临空面布设掏槽孔网；基于所述掏槽孔网实施掏槽爆破。基于工程实践发现的地应力对爆炸裂纹扩展的诱导效应对岩石破碎抛掷的影响效应，针对深部高应力岩巷的中深孔掏槽爆破，在掏槽爆破网孔布设时充分综合考虑地应力对岩石破碎抛掷的影响效应，可以改善高应力岩巷中深孔掏槽爆破效果。本发明适用于深部高应力岩巷掘进场景中。

技术领域

本发明涉及深部岩体钻爆掘进领域，尤其涉及基于地应力诱导效应的深部高应力岩巷中深孔高效掏槽爆破方法。

背景技术

近年来，矿产资源的开采状态由露天转向地下，由浅部转向深部。其中，煤炭的开采深度达到了1500m，地热和有色金属的开采深度已分别超过了3000m和4350m，油气资源的开采深度更是达到了7500m。深部开采将成为常态，是保障我国能源和矿产资源供给的主要途径之一。随着资源开采向地球深部进军的过程中，资源开采环境更加复杂，开采难度急剧增加。矿产资源的深部化开采面临着“三高一扰动”，其中，深部岩体的高地应力特点是深部开采有别于浅部开采的一个显著差异，也是深部开采必须面对和解决的难题。为适应深部资源开采特点，各种涉及深部钻采施工的工艺也需要作出理论和技术革新。

在深部矿产资源开采或其它地下工程中，岩巷(岩石井巷)掘进是基础。其中，钻爆法通过机械打眼和装药爆破实现岩石破碎，是岩巷掘进的重要施工手段。在钻爆法掘进中，速度的关键在掏槽，质量的关键在周边。掏槽爆破效果的优劣对掘进进尺起到决定性的作用。

本申请的发明人在实现本发明创造的过程中发现：当前，一些学者提出的分阶分段掏槽爆破、大直径空孔掏槽爆破、楔直复合掏槽等掏槽爆破技术，在中深孔爆破应用中也取得一定的效果。然而，由于均未综合考虑深部地应力特点对爆破裂纹的影响，致使爆破效果欠佳。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供基于地应力诱导效应的深部高应力岩巷中深孔高效掏槽爆破方法，基于工程实践发现的地应力对爆炸裂纹扩展的诱导效应对岩石破碎抛掷的影响效应，针对深部高应力岩巷的中深孔掏槽爆破，在掏槽爆破网孔布设时充分综合考虑地应力对岩石破碎抛掷的影响效应，可以改善高应力岩巷中深孔掏槽爆破效果。

为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

基于地应力诱导效应的深部高应力岩巷中深孔高效掏槽爆破方法，包括步骤：在待掘进岩巷原位临空面开展地应力爆破测试，获取所述待掘进岩巷原位所处地层岩体的地应力、爆炸应力波及围岩夹制力协同作用下的裂纹分布状态；根据所述裂纹分布状态在所述待掘进岩巷的临空面布设掏槽孔网；基于所述掏槽孔网实施掏槽爆破。

可选地，所述在待掘进岩巷原位临空面开展地应力爆破测试，获取所述待掘进岩巷原位所处地层岩体的地应力、爆炸应力波及围岩夹制力协同作用下的裂纹分布状态包括：在所述待掘进岩巷的临空面至少钻凿一个与掏槽孔相同深度的测试炮孔，所述测试炮孔直径与掏槽孔相同；在所述测试炮孔内装入与掏槽孔等量且相同装药方式的炸药，并置入雷管，堵塞炮孔；利用起爆器起爆所述雷管，并经所述雷管引爆炸药；炸药爆炸后，基于爆炸应力波、深部地应力及测试炮孔周围围岩夹制力的协同作用，使所述测试炮孔周边岩体发生破碎并形成裂纹；根据临空面表面可见裂纹，确定在垂直炮孔轴向的岩体剖面上的所述裂纹分布状态。

可选地，所述垂直炮孔轴向的岩体剖面包含临空面表面；所述根据临空面表面可见裂纹，确定在垂直炮孔轴向的岩体剖面上的所述裂纹分布状态包括：以所述测试炮孔为中心，确定向四周延伸的裂纹长度；用喷漆、记号笔或电子扫描仪将所述裂纹长度的端点相连勾勒或绘制出临空面表面的裂纹分布轮廓，形成相应的裂纹外围包络线；所述根据所述裂纹分布状态在所述待掘进岩巷的临空面布设掏槽孔网包括：根据所述裂纹外围包络线的形状及大小在所述待掘进岩巷的临空面布设掏槽孔网。