本發(fā)明涉及煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)煤層頂板下方的煤柱進(jìn)行爆破時(shí)的爆破效果評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

目前，公知的淺埋煤層頂板殘余煤柱井下爆破治理效果的評(píng)價(jià)手段較為單一，僅僅是通過工作面礦壓監(jiān)測(cè)及巷道離層情況來間接判斷頂板運(yùn)動(dòng)情況。但是，爆破之后的頂板運(yùn)動(dòng)是一個(gè)覆巖破壞的動(dòng)態(tài)變化過程，礦壓顯現(xiàn)和巷道頂板離層是滯后于覆巖破壞的，且爆破之后的破壞規(guī)律以及破壞程度無法通過一般的頂板監(jiān)測(cè)來直接分析判定，進(jìn)而無法準(zhǔn)確檢驗(yàn)其爆破治理效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種能夠準(zhǔn)確評(píng)價(jià)對(duì)煤柱的爆破效果的爆破效果評(píng)價(jià)方法。

本發(fā)明技術(shù)方案提供一種對(duì)煤層頂板下方的煤柱進(jìn)行爆破時(shí)的爆破效果評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟：

s001：在對(duì)煤柱爆破前，在煤柱下方的巷道內(nèi)沿著工作面的推進(jìn)方向均勻布置多個(gè)巷道鉆孔k1、k2……kn；

在每個(gè)所述巷道鉆孔內(nèi)都對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)應(yīng)力計(jì)g1、g2……gn，并將每個(gè)所述應(yīng)力計(jì)都與外部的監(jiān)測(cè)控制裝置通信連接；

記錄每個(gè)所述應(yīng)力計(jì)g1、g2……gn的初始數(shù)值a1、a2……an和每個(gè)所述應(yīng)力計(jì)g1、g2……gn與所述工作面之間的距離h1、h2……h(huán)n，其中n為≥1的自然數(shù)；

s002：對(duì)所述煤柱進(jìn)行爆破；

s003：在對(duì)所述煤柱爆破后，記錄每個(gè)所述應(yīng)力計(jì)g1、g2……gn的當(dāng)前數(shù)值b1、b2……bn，并計(jì)算得出每個(gè)所述應(yīng)力計(jì)g1、g2……gn的實(shí)際數(shù)值變化范圍f1、f2……fn；

其中，f1＝a1-b1、f2＝a2-b2……fn＝an-bn；

s004：選取距離所述工作面的距離為l的應(yīng)力計(jì)gm作為基準(zhǔn)，并設(shè)定在煤柱被完全爆破時(shí)所述應(yīng)力計(jì)gm的預(yù)設(shè)數(shù)值變化范圍為f，其中hm＝l，1≤m≤n，m為≥1的自然數(shù)；

s005：將所述應(yīng)力計(jì)gm的實(shí)際數(shù)值變化范圍fm與所述應(yīng)力計(jì)gm的預(yù)設(shè)數(shù)值變化范圍為f進(jìn)行比較分析；

如fm≥f，則判斷所述煤柱的破壞程度符合完全爆破標(biāo)準(zhǔn)；

如fm＜f，則判斷所述煤柱的破壞程度符合部分爆破標(biāo)準(zhǔn)。

較佳地，如在判斷為所述煤柱的破壞程度符合部分爆破標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，執(zhí)行下述步驟：

在經(jīng)過預(yù)設(shè)時(shí)間后，且所述工作面向所述煤柱推進(jìn)預(yù)設(shè)距離后，再次記錄所述應(yīng)力計(jì)的當(dāng)前數(shù)值；

此時(shí)，如fm≥f，則判斷為在所述工作面的超前應(yīng)力作用下，使得所述煤柱被破壞；

此時(shí)，所述煤柱的破壞程度符合完全爆破標(biāo)準(zhǔn)。

較佳地，在對(duì)所述煤柱爆破前還包括如下步驟：

在所述煤柱的周圍布置有向下打入巖層中巖層鉆孔，并在所述巖層鉆孔內(nèi)布置有位移計(jì)，將所述位移計(jì)與外部的所述監(jiān)測(cè)控制裝置通信連接；

記錄所述位移計(jì)的初始數(shù)值；

在對(duì)所述煤柱爆破后還包括如下步驟：

在所述煤柱的破壞程度符合部分爆破標(biāo)準(zhǔn)的條件下，

記錄所述位移計(jì)的爆破后數(shù)值；

設(shè)定煤層頂板垮落時(shí)的位移計(jì)變化范圍為a，

如所述位移計(jì)的爆破后數(shù)值與所述位移計(jì)的初始數(shù)值之間的差值大于a，則判斷煤層頂板出現(xiàn)垮落；

如所述位移計(jì)的爆破后數(shù)值與所述位移計(jì)的初始數(shù)值之間的差值小于或等于a，則判斷煤層頂板未出現(xiàn)垮落。

較佳地，如判斷為煤層頂板未出現(xiàn)垮落時(shí)，執(zhí)行如下步驟：

在經(jīng)過預(yù)設(shè)時(shí)間后，且所述工作面向所述煤柱推進(jìn)預(yù)設(shè)距離后，再次記錄所述位移計(jì)的當(dāng)前數(shù)值；

如所述位移計(jì)的所述當(dāng)前數(shù)值與所述爆破后數(shù)值之間的差值大于a，則判斷煤層頂板出現(xiàn)超前垮落；

如所述位移計(jì)的所述當(dāng)前數(shù)值與所述爆破后數(shù)值之間的差值小于或等于a，則判斷煤層頂板未出現(xiàn)垮落。

較佳地，在所述煤柱的兩側(cè)沿著所述工作面的推進(jìn)方向布置多個(gè)所述巖層鉆孔，并在每個(gè)所述巖層鉆孔內(nèi)都布置有一個(gè)所述位移計(jì)。

較佳地，在每個(gè)所述巖層鉆孔內(nèi)沿著其深度布置有多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)所述觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在所述巖層鉆孔與周圍巖層的接觸面上；

所述位移計(jì)為多點(diǎn)位移計(jì)，所述多點(diǎn)位移計(jì)包括多個(gè)探頭，在每個(gè)所述觀測(cè)點(diǎn)上都設(shè)置有一個(gè)所述探頭。

較佳地，在對(duì)所述煤柱爆破后還包括如下步驟：

觀測(cè)爆破后煤柱上方的地表是否有朝前破壞；

如對(duì)地表有超前破壞，則判斷為煤柱爆破效果符合要求。

較佳地，在對(duì)所述煤柱爆破時(shí)還包括如下步驟：

監(jiān)測(cè)工作面支架的阻力和礦內(nèi)振動(dòng)的數(shù)據(jù)，

分析所述工作面推過被爆破的所述煤柱所在區(qū)域時(shí)的礦壓強(qiáng)度；

設(shè)定，在煤層頂板的能量有效釋放時(shí)的預(yù)設(shè)礦壓強(qiáng)度為p，

如所述礦壓強(qiáng)度小于或等于p，則判斷為所述工作面可以安全通過所述煤柱所在區(qū)域；

如所述礦壓強(qiáng)度大于p，則判斷為所述工作面不能通過所述煤柱所在區(qū)域。

較佳地，在判斷為所述工作面不能通過所述煤柱所在區(qū)域時(shí)，執(zhí)行下述步驟：

暫停所述工作面的推進(jìn)；

在經(jīng)過預(yù)設(shè)時(shí)間后，再次分析所述工作面推過被爆破的所述煤柱所在區(qū)域時(shí)的礦壓強(qiáng)度；

直至分析得出的礦壓強(qiáng)度小于或等于p時(shí)，繼續(xù)推進(jìn)所述工作面。

采用上述技術(shù)方案，具有如下有益效果：

本發(fā)明通過對(duì)監(jiān)測(cè)距離工作面一定距離的巷道鉆孔內(nèi)的應(yīng)力計(jì)在爆破前與爆破后的數(shù)值變化范圍，并與預(yù)設(shè)數(shù)值變化范圍為f進(jìn)行比較分析，進(jìn)而得出煤柱的破壞程度。

本發(fā)明還通過監(jiān)測(cè)巖層鉆孔中的位移計(jì)在爆破前與爆破后的數(shù)值變化范圍，并與預(yù)設(shè)的煤層頂板垮落時(shí)的位移計(jì)變化范圍a比較分析，進(jìn)而得出煤層頂板是否垮落。

本發(fā)明還通過分析礦壓，進(jìn)而得出能夠使得工作面通過煤柱所在區(qū)域。

由此，本發(fā)明提供的爆破效果評(píng)價(jià)方法，可以準(zhǔn)確地測(cè)出煤柱爆破程度、煤層頂板垮落情況，還提高了工作面通過煤柱所在區(qū)域時(shí)的安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的爆破效果評(píng)價(jià)方法的流程圖；

圖2為采空區(qū)、煤層頂板、煤柱、煤柱下方的巷道的布置示意圖；

圖3為在煤柱下方的巷道內(nèi)布置多個(gè)應(yīng)力計(jì)的示意圖；

圖4為在煤柱的兩側(cè)布置位移計(jì)的示意圖；

圖5為在巖層鉆孔內(nèi)沿著其深度布置有多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的示意圖。

附圖標(biāo)記對(duì)照表：

1-采空區(qū)；2-煤層頂板；3-煤柱；

4-巷道；5-巷道鉆孔；6-應(yīng)力計(jì)；

7-巖層鉆孔；8-位移計(jì)；81-探頭；

9-巖層；10-工作面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。其中相同的零部件用相同的附圖標(biāo)記表示。需要說明的是，下面描述中使用的詞語(yǔ)“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語(yǔ)“內(nèi)”和“外”分別指的是朝向或遠(yuǎn)離特定部件幾何中心的方向。

如圖1-3所示，本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種對(duì)煤層頂板下方的煤柱進(jìn)行爆破時(shí)的爆破效果評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟：

s001：在對(duì)煤柱3爆破前，在煤柱3下方的巷道4內(nèi)沿著工作面10的推進(jìn)方向均勻布置多個(gè)巷道鉆孔5(鉆孔k1、鉆孔k2……鉆孔kn)。

在每個(gè)巷道鉆孔5內(nèi)都對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)應(yīng)力計(jì)6(應(yīng)力計(jì)g1、應(yīng)力計(jì)g2……應(yīng)力計(jì)gn)，并將每個(gè)應(yīng)力計(jì)都與外部的監(jiān)測(cè)控制裝置(圖中未示出，例如計(jì)算機(jī))通信連接。

記錄每個(gè)應(yīng)力計(jì)g1、g2……gn的初始數(shù)值a1、a2……an和每個(gè)應(yīng)力計(jì)g1、g2……gn與工作面之間的距離h1、h2……h(huán)n，其中n為≥1的自然數(shù)。

s002：對(duì)煤柱3進(jìn)行爆破。

s003：在對(duì)煤柱3爆破后，記錄每個(gè)應(yīng)力計(jì)g1、g2……gn的當(dāng)前數(shù)值b1、b2……bn，并計(jì)算得出每個(gè)應(yīng)力計(jì)g1、g2……gn的實(shí)際數(shù)值變化范圍f1、f2……fn。

其中，f1＝a1-b1、f2＝a2-b2……fn＝an-bn。

s004：選取距離工作面10的距離為l的應(yīng)力計(jì)gm作為基準(zhǔn)，并設(shè)定在煤柱3被完全爆破時(shí)應(yīng)力計(jì)gm的預(yù)設(shè)數(shù)值變化范圍為f，其中hm＝l，1≤m≤n，m為≥1的自然數(shù)。

s005：將應(yīng)力計(jì)gm的實(shí)際數(shù)值變化范圍fm與應(yīng)力計(jì)gm的預(yù)設(shè)數(shù)值變化范圍為f進(jìn)行比較分析；

如fm≥f，則判斷煤柱的破壞程度符合完全爆破標(biāo)準(zhǔn)；

如fm＜f，則判斷煤柱的破壞程度符合部分爆破標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明提供的爆破效果評(píng)價(jià)方法主要用于對(duì)淺埋煤層頂板殘余煤柱井下爆破治理的效果評(píng)價(jià)。

本發(fā)明中的工作面10為采煤工作面，其沿著箭頭方向推動(dòng)。

本發(fā)明中的煤層頂板2的上方采空區(qū)，煤柱3或集中煤柱位于煤層頂板2的下方，下部的巷道4或開采巷道位于煤柱3的下方。

本發(fā)明中的應(yīng)力計(jì)6與外部的監(jiān)測(cè)控制裝置通信連接，可以將探測(cè)獲得的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測(cè)控制裝置(例如計(jì)算機(jī))用于后續(xù)分析計(jì)算。本發(fā)明中的通信連接可以為電連接，也可以為信號(hào)連接。

本發(fā)明中所提到的煤柱3被完全爆破，是指爆破后煤柱3被完全破壞，無需外力就會(huì)倒塌的爆破程度。

本發(fā)明中提到的完全爆破標(biāo)準(zhǔn)，為爆破后，煤柱3被完全破壞，無需外力爆破后的煤柱自身就會(huì)倒塌的爆破程度。如果煤柱的破壞程度符合完全爆破標(biāo)準(zhǔn)，說明本次爆破直接有效。

本發(fā)明中提到的部分爆破標(biāo)準(zhǔn)，為爆破后，煤柱3被部分破壞，需要借助外力或其它應(yīng)力才能使爆破后的煤柱倒塌的爆破程度。如果煤柱的破壞程度符合部分爆破標(biāo)準(zhǔn)，則說明煤柱3在爆破后并未立即破壞，仍需工作面的超前應(yīng)力作用促進(jìn)爆破后的煤柱破壞，最終達(dá)到爆破目的，說明本次爆破間接有效。

本發(fā)明中的巷道鉆孔5可以布置在巷道底板上。本發(fā)明中的應(yīng)力計(jì)為是測(cè)量地應(yīng)力的儀器，其也可以為壓力計(jì)，根據(jù)周圍環(huán)境的應(yīng)力或壓力的改變反應(yīng)周圍環(huán)境的變化。

巷道鉆孔5優(yōu)選地為8m，相鄰的兩個(gè)巷道鉆孔5之間的間距為4m，l優(yōu)選為32m，gm可以為gn中的任意一個(gè)，優(yōu)選地m＝8，可以將準(zhǔn)確地測(cè)算出煤柱爆破對(duì)工作面的影響。

較佳地，如在判斷為煤柱3的破壞程度符合部分爆破標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，執(zhí)行下述步驟：

在經(jīng)過預(yù)設(shè)時(shí)間后，且工作面10向煤柱3推進(jìn)預(yù)設(shè)距離后，再次記錄應(yīng)力計(jì)的當(dāng)前數(shù)值；

此時(shí)，如fm≥f，則判斷為在工作面的超前應(yīng)力作用下，使得煤柱3被破壞；此時(shí)，煤柱的破壞程度符合完全爆破標(biāo)準(zhǔn)。

也即是，在煤柱3未被完全破壞時(shí)，或煤柱3在爆破后并未立即破壞時(shí)，在一段時(shí)間之后，通過工作面10的向前推進(jìn)，工作面10的應(yīng)力對(duì)爆破后的煤柱3起作用，使得爆破后的煤柱倒塌。此時(shí)，第一步煤柱爆破加上后續(xù)的工作面的應(yīng)力，使得此時(shí)的煤柱爆破程度符合完全爆破標(biāo)準(zhǔn)，從而滿足爆破要求。

如果此時(shí)fm＜f，則在工作面的超前應(yīng)力作用下，也不能使得煤柱3被破壞；煤柱的破壞程度不符合要求，說明本次爆破效果不好。

較佳地，如圖4所示，在對(duì)煤柱3爆破前還包括如下步驟：

在煤柱3的周圍布置有向下打入巖層9中巖層鉆孔7，并在巖層鉆孔7內(nèi)布置有位移計(jì)8，將位移計(jì)8與外部的監(jiān)測(cè)控制裝置通信連接，并記錄位移計(jì)8的初始數(shù)值。

在對(duì)煤柱3爆破后還包括如下步驟：

在煤柱3的破壞程度符合部分爆破標(biāo)準(zhǔn)的條件下，記錄位移計(jì)8的爆破后數(shù)值，設(shè)定煤層頂板2垮落時(shí)的位移計(jì)變化范圍為a。

如位移計(jì)8的爆破后數(shù)值與位移計(jì)8的初始數(shù)值之間的差值大于a，則判斷煤層頂板2出現(xiàn)垮落，說明煤層頂板2的能量或壓力集中瞬間釋放，不利于維持礦壓穩(wěn)定和工作面推進(jìn)。

如位移計(jì)8的爆破后數(shù)值與位移計(jì)8的初始數(shù)值之間的差值小于或等于a，則判斷煤層頂板2未出現(xiàn)垮落，則說明此時(shí)煤層頂板2的能量還未釋放，此時(shí)還處于比較安全的狀態(tài)。

巖層鉆孔7的直徑優(yōu)選在100mm-230mm之間，相鄰的巖層鉆孔7之間的距離為30m。

位移計(jì)8為用于監(jiān)測(cè)位移變化的儀器。在煤柱3的破壞程度符合部分爆破標(biāo)準(zhǔn)的條件下，此時(shí)爆破后的煤柱3自身并未垮落，如果煤層頂板2垮落在巖層鉆孔7上，由于壓力作用會(huì)影響位移計(jì)8在巖層鉆孔7內(nèi)的位置深度，從而引起位移計(jì)8的位置變化，從而得出位移計(jì)8的位置變化范圍。

通過將位移計(jì)8的位置變化范圍與設(shè)定的a比較，即可得出煤層頂板2的垮落情況。

較佳地，如判斷為煤層頂板2未出現(xiàn)垮落時(shí)，執(zhí)行如下步驟：

在經(jīng)過預(yù)設(shè)時(shí)間后，且工作面10向煤柱3推進(jìn)預(yù)設(shè)距離后，再次記錄位移計(jì)的當(dāng)前數(shù)值；

如位移計(jì)的當(dāng)前數(shù)值與爆破后數(shù)值之間的差值大于a，則判斷煤層頂板2出現(xiàn)超前垮落。

如位移計(jì)的當(dāng)前數(shù)值與爆破后數(shù)值之間的差值小于或等于a，則判斷煤層頂板2未出現(xiàn)垮落。

由于工作面10的應(yīng)力作用加上之前對(duì)煤柱的爆破，使得煤層頂板2出現(xiàn)超前垮落，并最終垮塌，該過程中煤層頂板2中的能量或壓力是一個(gè)均勻釋放的過程，并未出現(xiàn)頂板突然垮落現(xiàn)象，消除了工作面10通過煤柱區(qū)域時(shí)的大面積動(dòng)載礦壓的風(fēng)險(xiǎn)，提高了通過的安全性。

較佳地，如圖4所示，在煤柱3的兩側(cè)沿著工作面10的推進(jìn)方向布置多個(gè)巖層鉆孔7，并在每個(gè)巖層鉆孔7內(nèi)都布置有一個(gè)位移計(jì)8，提高監(jiān)測(cè)效果。

較佳地，如圖5所示，在每個(gè)巖層鉆孔7內(nèi)沿著其深度布置有多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在巖層鉆孔7與周圍巖層9的接觸面上。

位移計(jì)8為多點(diǎn)位移計(jì)，多點(diǎn)位移計(jì)包括多個(gè)探頭81，在每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上都設(shè)置有一個(gè)探頭81，以提高監(jiān)測(cè)效果。

較佳地，在對(duì)煤柱3爆破后還包括如下步驟：

觀測(cè)爆破后煤柱3上方的地表是否有朝前破壞？如對(duì)地表有超前破壞，則判斷為煤柱爆破效果符合要求。如沒有對(duì)地表造成超前破壞，則爆破效果可能不理想。

通過對(duì)地表觀測(cè)的方式，簡(jiǎn)單方便，通過肉眼就可以觀察，方便執(zhí)行。

較佳地，在對(duì)煤柱3爆破時(shí)還包括如下步驟：

監(jiān)測(cè)工作面支架的阻力和礦內(nèi)振動(dòng)的數(shù)據(jù)。

分析工作面10推過被爆破的煤柱3所在區(qū)域時(shí)的礦壓強(qiáng)度。

設(shè)定，在煤層頂板2的能量或壓力有效釋放時(shí)的預(yù)設(shè)礦壓強(qiáng)度為p，如礦壓強(qiáng)度小于或等于p，則判斷為工作面可以安全通過煤柱所在區(qū)域；如礦壓強(qiáng)度大于p，則判斷為工作面不能或暫時(shí)不能通過煤柱所在區(qū)域，提高了工作面通過的安全性。

較佳地，在判斷為工作面10不能通過煤柱3所在區(qū)域時(shí)，執(zhí)行下述步驟：

暫停工作面10的推進(jìn)；

在經(jīng)過預(yù)設(shè)時(shí)間后，再次分析工作面10推過被爆破的煤柱3所在區(qū)域時(shí)的礦壓強(qiáng)度；

直至分析得出的礦壓強(qiáng)度小于或等于p時(shí)，繼續(xù)推進(jìn)工作面，保證安全通過。

在經(jīng)過一段時(shí)將后，煤層頂板2的壓力得到釋放，同時(shí)爆破產(chǎn)生的振動(dòng)也一定程度減小，從而使得工作面10可以順利通過被爆破的煤柱3所在區(qū)域。

本發(fā)明中對(duì)煤柱3的爆破可以采用在煤柱3中打鉆孔，向鉆孔中埋設(shè)炸藥的方式進(jìn)行爆破。

對(duì)工作面支架的阻力的監(jiān)測(cè)可以通過設(shè)置壓力傳感器獲得煤層頂板對(duì)其的壓力，然后通過公式測(cè)算出工作面支架的阻力。

礦內(nèi)或礦井內(nèi)振動(dòng)的數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)及獲得，都可以通過設(shè)置傳感器的方式獲得振動(dòng)數(shù)據(jù)。

根據(jù)需要，可以將上述各技術(shù)方案進(jìn)行結(jié)合，以達(dá)到最佳技術(shù)效果。

以上所述的僅是本發(fā)明的原理和較佳的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明原理的基礎(chǔ)上，還可以做出若干其它變型，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。