一种判定冲击波危害性的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于煤矿开采技术领域。
【背景技术】
[0002]冲击地压是世界范围内煤矿中最严重的自然灾害之一。我国属于冲击地压比较严重的国家，特别是随着我国煤矿开采深度不断增加，冲击地压越来越严重，已成为煤矿生产和安全的主要重大灾害之一。到目前为止，冲击地压的防控还远没有从根本上解决其根治问题。我国煤矿矿井大多建于五六十年代，随着时间推移和矿产资源开发向深部转移，这些矿井将进入深部开采，冲击地压灾害问题将更趋严重、更为突出、更为普遍。
[0003]在冲击地压预测方面，由于煤矿地质条件多变，还没有从理论上实现对其危害的预报工作，目前在冲击地压煤层的采掘设计基本上依靠统计经验来决策，因而经常出现在高应力区内、孤岛与半孤岛煤柱中进行采掘工作，为冲击地压的发生提供了力源条件。冲击地压矿井普遍采用的信息采集技术，其测试参数不是反应直接因素，更多的是间接因素，所以，只能进行冲击地压的定性监测，对冲击地压强度的判断上还没达到定量程度。因此，目前冲击地压防治是定性的，有些防治是常规的，在冲击地压异常区域，这些防治技术很难达到没有伤亡的程度。
[0004]冲击地压事故一般是冲击能量较大，造成巷道破坏严重和人员伤亡，人员伤亡的原因包括两方面:一是开采空间围岩破坏、运动与设备(包括支护体等)移动造成人员伤亡，二是冲击波能量大，造成人员冲击伤亡，而且冲击伤亡在大能量冲击地压中往往占据主要权重。因此，在既定的采矿环境下，如果预知多大的冲击地压会造成冲击伤人是非常必要的，是防护工人安全的最后防线，通过控制冲击能量，达到控制无伤亡是最基本的安全要求，通过确定具体条件下冲击能量大小，达到防范该条件下实施工程的人员伤亡是冲击危险防控的本质。在具体煤岩条件下，采取什么样的测试方法，确定冲击能量的临界值，确保不造成人员冲击伤亡，是十分必要的，且这样的测试方法目前还没有，特别是针对存在重大冲击灾害的区域，其防控的临界值目前还没有系统的技术体系，目前的观测手段与方法很难取得定量数值。根据具体情况，发明一种快速确定冲击临界值的方法已成为冲击地压危险性预知的关键。目前还没有关于冲击地压灾害临界值的现场确定方法的报导。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对煤矿井下采场具体条件，提出一种能在现场快速测试冲击地压临界能量值的方法。
[0006]为达到上述目的，本发明采取的技术方案是:
[0007]—种判定冲击波危害性的方法，采用以下步骤:
[0008]第一步，获得临界冲击力对比曲线图
[0009]1、在煤矿井下待采煤层的正常巷道掘进中，选择一段巷道进行试验，首先对该段试验巷道进行支护，保证巷道的原设计断面；
[0010]2、在距掘进迎头12-15m的范围内布置爆破冲击波冲击力观测系统，该系统包括冲击传感器和空气冲击波测试仪；其中冲击传感器通过平面固定架固定在巷道断面中心位置，该平面固定架四周可固定在巷道围岩上，中心设有安装冲击传感器的安装板；
[0011]3、按照正常程序打眼放炮，向炮孔中安装炸药，第一次安装正常装药量质量的60wt%，放炮后，观测记录空气冲击波测试仪测试到的冲击力，并记录巷道破坏情况；第二次安装正常装药量的80wt %，放炮后，观测记录冲击波测试仪测试到的冲击力，并记录巷道破坏情况；以此类推，按照每次递增20wt%的装药量继续进行，直至增到200wt% ;将测试记录的冲击力与对应爆破能量制成二维坐标图，在二维坐标的交点标记巷道破坏情况，连接各个交点在二维坐标图上得到一条曲线，通过该曲线寻找临界冲击力，具体方法为:
[0012]类比以往冲击波事故大小和巷道的实际破坏情况的对应关系，通过对应关系寻找以往发生冲击波伤人事故时的巷道实际破坏情况，在曲线上找到与该实际破坏情况最相近的巷道破坏情况的标记点，将该标记点作为会造成冲击地压伤人事故的临界点，该临界点对应的横坐标代表临界冲击力，该曲线图为临界冲击力对比曲线图；
[0013]第二步、选择测试区域
[0014]在该待采煤层巷道掘进过程中，每掘进300m停止掘进作为一个测试区域，对测试区域进行支护，保持巷道的原设计断面，并清理干净巷道中的杂物；上述测试区域一般选择在工作面顺槽中；
[0015]第三步、爆破工程设计
[0016]在距巷道施工迎头10m范围内布置爆破孔，其中迎头布置3个，后路两帮各对称布置2个，孔深10-12m左右，孔径42mm，孔口距离底板1.3-1.5m，装药量每孔一般800_1000g ；迎头布置的3个孔中，其中一个孔布置在巷道中线上并垂直迎头断面钻进，两个孔分别布置在巷道两侧边部并向外斜向钻进；钻进时钻孔仰角3-5度；
[0017]第四步、布置测试系统
[0018]参照第一步的方法，在距巷道迎头12-15m的范围内布置爆破冲击波冲击力观测系统；
[0019]第五步、向炮孔中裝药并一次性起爆，爆破后通过空气冲击波测试仪测试到冲击力，该冲击力如果超过或达到临界冲击力对比曲线图上临界点的冲击力，说明该测试区域的煤层巷道掘进时会有冲击地压伤人事故发生，否则不会有冲击地压伤人事故发生。
[0020]本发明的积极效果是:在既定的采矿环境下，可预知某区域会造成冲击地压伤人事故，以便在开采到该区域时采取相应措施，达到控制无伤亡的安全要求。
【附图说明】
[0021]图1是测试区域平面示意图；
[0022]图2是炮眼平面示意图；
[0023]图3是测试系统侧面示意图；
[0024]图4是爆破能量与冲击力二维坐标图；
[0025]图5是临界冲击力对比曲线图。
[0026]具体实施方法
[0027]下面根据附图进一步说明本发明的技术方案。
[0028]—种判定冲击波危害性的方法，采用以下步骤:
[0029]第一步，获得临界冲击力对比曲线图5
[0030]1、在煤矿井下待采煤层的正常巷道掘进中，选择一段巷道进行试验