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专利号: 2018106388165
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种煤巷冲击危险区钻孔轴-径双向卸压方法,其特征是,包括如下顺序进行的步骤:步骤1)在具有冲击危险的煤层巷道中,在巷帮锚杆排距中心线位置上,施工钻屑法监测孔,根据临界煤粉量指标判断该监测区域是否具有冲击危险;

步骤2)根据巷道高度或煤层开采厚度,取不小于3.5倍巷道高度或煤层开采厚度为巷道帮部钻孔卸压范围;

步骤3)在钻屑法监测到的冲击危险区域采用扩孔钻头对煤帮进行轴向钻孔卸压,卸压钻孔为单排布置,施工钻孔至初次径向扩孔位置,初次径向扩孔位置需根据巷道帮部塑性区范围和锚杆支护深度综合确定;

步骤4)钻孔至初次扩孔位置后,利用扩孔钻头刀翼展开一定角度,在初次径向扩孔部位进行旋转扩孔,形成第一个径向卸压带,径向钻孔的最大径向长度大于其轴向长度;初次扩孔结束后,缓慢后退钻具,刀翼依靠轴向钻孔处直径限制自动收拢,刀翼收拢后钻头直径恢复原状;

步骤5)继续进行轴向卸压钻孔的钻进施工至第二个径向扩孔位置,再重复步骤4)操作,完成第二个径向卸压带施工;

步骤6)重复上述步骤4)和步骤5)进行第三个、第四个、…、第n个径向卸压带扩孔实施,直至到达设计卸压深度,至此整个钻孔轴-径双向卸压施工过程完成。

2.根据权利要求1所述的一种煤巷冲击危险区钻孔轴-径双向卸压方法,其特征是,所述的初次扩孔位置由理论计算得出,理论计算具体如下式:L=max{R,l锚}+lk

式中:R为塑性区半径;r为巷道半径;p为原岩应力;pi为支护阻力;为围岩内摩擦角;C为围岩的黏聚力;l锚为巷道帮部锚杆锚固深度;lk为初次扩孔位置距塑性区边界距离,取值不小于1m。

3.根据权利要求1所述的一种煤巷冲击危险区钻孔轴-径双向卸压方法,其特征是,步骤1)中采用直径为 钻头,距底板1.2m施工钻屑法监测孔。

4.根据权利要求1所述的一种煤巷冲击危险区钻孔轴-径双向卸压方法,其特征是,步骤3)中轴向钻孔卸压的钻孔距巷道底板高度为1.5m,间距取2.0-3.0m,钻孔直径为150mm。

5.根据权利要求1所述的一种煤巷冲击危险区钻孔轴-径双向卸压方法,其特征是,所述径向钻孔直径800mm,宽度不小于300mm。

6.根据权利要求1所述的一种煤巷冲击危险区钻孔轴-径双向卸压方法,其特征是,多个卸压带之间的距离为2~4m,根据巷道围岩的冲击危险程度确定。

7.根据权利要求1所述的一种煤巷冲击危险区钻孔轴-径双向卸压方法,其特征是,所述的扩孔钻头端头两侧皆有能够展开的刀翼,钻具内部有高压水路通过钻杆进入钻头,然后由刀翼喷嘴喷射出去,形成刀翼对地层向上、向外压力,结合下压钻具的方法,使刀翼展开。

8.根据权利要求1所述的一种煤巷冲击危险区钻孔轴-径双向卸压方法,其特征是,所述扩孔钻头本体直径为150mm,端头刀翼完全展开后钻头直径为800mm。