本發(fā)明涉及沖擊礦壓，屬于煤炭巷道領(lǐng)域，具體涉及一種巷道幫部大直徑鉆孔深度確定方法、及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、沖擊礦壓是一種典型的礦山動力現(xiàn)象，具有嚴(yán)重的破壞性，這種動力現(xiàn)象瞬間將聚積在煤巖體中的大量彈性變形能以急劇、猛烈的形式釋放，造成煤巖體破壞并產(chǎn)生強(qiáng)烈震動，動力將破碎煤巖拋向井巷采掘空間，發(fā)出強(qiáng)烈聲響，造成設(shè)備損壞、井巷破壞以及人員傷亡等，給礦井安全高效生產(chǎn)造成極大影響；

2、在礦井開采過程中，隨著礦井開采深度加深、開采強(qiáng)度加大、以及開采布局復(fù)雜化，采掘圍巖所處應(yīng)力條件逐漸惡化，由此產(chǎn)生的沖擊礦壓災(zāi)害也急劇增多、增強(qiáng)，比如一些礦井中沖擊礦壓逐漸顯現(xiàn)；在巷道幫部實(shí)施大直徑鉆孔卸壓時(shí)，鉆孔深度是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，其能夠通過創(chuàng)造自由空間來改變煤層的應(yīng)力分布及其特性，從而使煤體-圍巖系統(tǒng)儲存的彈性能量得到緩慢釋放，有助于降低沖擊礦壓的風(fēng)險(xiǎn)；

3、現(xiàn)有巷道幫部大直徑鉆孔深度缺少合適的確定方式，一些依靠經(jīng)驗(yàn)確定的方式忽略了煤層、巷道條件的影響，當(dāng)幫部大直徑鉆孔深度較小時(shí)，無法對煤體-圍巖系統(tǒng)儲存的彈性能量進(jìn)行有效釋放，影響降低沖擊礦壓的效果；當(dāng)幫部大直徑鉆孔深度較大時(shí)，將造成不必要的施工困難和成本增加，而且增大鉆孔偏差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種巷道幫部大直徑鉆孔深度確定方法，考慮巷道寬度，工作面區(qū)域煤層厚度，巷道抗沖能力因素，確定巷道幫部大直徑鉆孔的深度，對幫部卸壓系統(tǒng)的抗沖擊地壓能力評價(jià)提供理論基礎(chǔ)，能夠避免幫部大直徑鉆孔深度較小、較大而影響降低沖擊礦壓的效果、增大施工成本。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本一種巷道幫部大直徑鉆孔深度確定方法，具體包括以下步驟：

3、s1，獲取巷道幫部大直徑鉆孔的最小深度h1；

4、s2，獲取巷道幫部大直徑鉆孔卸壓深度h2；

5、s3，獲取巷道幫部大直徑鉆孔卸壓范圍h3；

6、s3-1，確定礦震能量衰減數(shù)量級n；

7、s3-2，震動波峰值震動速度衰減規(guī)律的表達(dá)方式為：

8、v0(d)＝v0,maxd-1.526

9、其中，v0(d)為煤礦井下震動波衰減后的速度，v0,max為震源邊界點(diǎn)峰值震動速度，單位為m/s；d為震動波傳播距離，單位為m，并且d不小于h1；

10、若v0(d)v0,max＞10-n時(shí)，則d＝d+i，重新導(dǎo)入震動波峰值震動速度衰減規(guī)律的表達(dá)方式中，其中，i為初始整數(shù)值；

11、若v0(d)v0,max≤10-n時(shí)，則巷道幫部大直徑鉆孔卸壓范圍h3取值為相對應(yīng)的d；

12、s4，確定巷道幫部大直徑鉆孔深度h；

13、當(dāng)h1≤(h2或h3)時(shí)，巷道幫部大直徑鉆孔深度h≥min(h2、h3)；

14、當(dāng)h1＞(h2或h3)時(shí)，巷道幫部大直徑鉆孔深度h≥h1。

15、在本發(fā)明的一些示例中，步驟s1中，巷道幫部大直徑鉆孔的最小深度h1的計(jì)算公式為

16、h1＝2l

17、其中，l為巷道寬度，單位為m。

18、在本發(fā)明的一些示例中，步驟s2中，巷道幫部大直徑鉆孔卸壓深度h2的計(jì)算公式為

19、h2＝lz＝1.842h+0.245

20、其中，lz為垂直應(yīng)力峰值距離；h為區(qū)域煤層厚度。

21、在本發(fā)明的一些示例中，步驟s3中，礦震能量衰減數(shù)量級n的計(jì)算公式

22、n＝k1-k2+a

23、其中，k1為巷道幫部能夠抵抗的最大抗震能級，根據(jù)巷道的抗沖能力驗(yàn)算，獲得巷道幫部基本支護(hù)抗震峰值速度，進(jìn)而確定；

24、k2為礦井產(chǎn)生沖擊破壞的最大能量等級，根據(jù)礦井沖擊礦壓顯現(xiàn)能量，獲得礦井理論最大礦震能量，進(jìn)而確定；

25、a為安全系數(shù)。

26、在本發(fā)明的一些示例中，安全系數(shù)a＝1；

27、為初始整數(shù)值i＝5。

28、本發(fā)明目的在于提供一種巷道幫部大直徑鉆孔深度確定系統(tǒng)，能夠通過對各個(gè)模塊的分析確定巷道幫部大直徑鉆孔的深度，對幫部卸壓系統(tǒng)的抗沖擊地壓能力評價(jià)提供理論基礎(chǔ)，能夠避免幫部大直徑鉆孔深度較小、較大而影響降低沖擊礦壓的效果、增大施工成本；

29、一種巷道幫部大直徑鉆孔深度確定系統(tǒng)，其特征在于，包括：

30、鉆孔深度模塊，配置為測量巷道寬度，并獲取巷道幫部大直徑鉆孔的最小深度；

31、卸壓鉆孔模塊，配置為測量區(qū)域煤層厚度，并獲取巷道幫部大直徑鉆孔卸壓深度；

32、卸壓范圍模塊，與礦井?dāng)?shù)據(jù)庫連接，能夠分析獲取巷道幫部能夠抵抗的最大抗震能級、礦井產(chǎn)生沖擊破壞的最大能量等級，并且計(jì)算礦震能量衰減數(shù)量級；卸壓范圍模塊配置為基于震動波峰值震動速度衰減規(guī)律，獲取巷道幫部大直徑鉆孔卸壓范圍；

33、分析控制模塊，具有接收器、以及計(jì)算機(jī)；

34、其中，接收器配置為接收鉆孔深度模塊、卸壓鉆孔模塊、卸壓范圍模塊的信號，計(jì)算機(jī)配置為確定巷道幫部大直徑鉆孔深度，并可將其發(fā)送至顯示模塊、控制模塊中。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本一種巷道幫部大直徑鉆孔深度確定方法考慮巷道寬度對鉆孔卸壓深度的影響，確定巷道幫部大直徑鉆孔的最小深度；根據(jù)模擬研究采掘空間周邊應(yīng)力分布，獲取工作面區(qū)域煤層厚度與垂直應(yīng)力峰值距離之間的關(guān)系，確定巷道幫部大直徑鉆孔卸壓深度；考慮礦震能量衰減，基于震動波峰值震動速度衰減規(guī)律，確定礦井理論最大礦震能量傳播范圍，因此本方法綜合考慮巷道寬度，工作面區(qū)域煤層厚度，巷道抗沖能力因素，確定巷道幫部大直徑鉆孔的深度，對幫部卸壓系統(tǒng)的抗沖擊地壓能力評價(jià)提供理論基礎(chǔ)，能夠避免幫部大直徑鉆孔深度較小、較大而影響降低沖擊礦壓的效果、增大施工成本。

技術(shù)特征：

1.一種巷道幫部大直徑鉆孔深度確定方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巷道幫部大直徑鉆孔深度確定方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巷道幫部大直徑鉆孔深度確定方法，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的一種巷道幫部大直徑鉆孔深度確定方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種巷道幫部大直徑鉆孔深度確定方法，其特征在于，

6.一種巷道幫部大直徑鉆孔深度確定系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種巷道幫部大直徑鉆孔深度確定方法、及其系統(tǒng)，本確定方法具體包括以下步驟：獲取巷道幫部大直徑鉆孔的最小深度；獲取巷道幫部大直徑鉆孔卸壓深度；獲取巷道幫部大直徑鉆孔卸壓范圍，其中先確定礦震能量衰減數(shù)量級；再基于震動波峰值震動速度衰減規(guī)律的表達(dá)方式，確定巷道幫部大直徑鉆孔卸壓范圍，最后確定巷道幫部大直徑鉆孔深度；本發(fā)明考慮巷道寬度，工作面區(qū)域煤層厚度，巷道抗沖能力因素，確定巷道幫部大直徑鉆孔的深度，對幫部卸壓系統(tǒng)的抗沖擊地壓能力評價(jià)提供理論基礎(chǔ)，能夠避免幫部大直徑鉆孔深度較小、較大而影響降低沖擊礦壓的效果、增大施工成本。

技術(shù)研發(fā)人員：張玉生,竇林名,孟嘉彬,何江,包云龍,賀虎,蒲萬強(qiáng),李小龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：窯街煤電集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15