摘要: 文中通过煤矿冲击区域的钻屑检测方法和煤矿应力产生的变化进行了分析和研究，依照钻屑在实际的检测工作当中，产生的冲击危险程度和煤矿水平应力差的原理，有效结合了某煤矿企业在防冲击工作面钻屑法的运用情况下，建立起了钻屑检测和煤矿应力之间的定量分析方法，有效得出了防尘工作面和煤矿应力的对应变化规律，最大限度上降低了由于冲击地压所产生的危害因素。
关键词: 钻屑; 检测; 冲击地压; 煤体应力
钻屑检测方法主要是在煤层的施工当中，钻取一个直径为45毫米左右的钻孔，对每一排钻孔产生的碎屑量进行称重，可以有效的分析出碎屑的质量变化规律，同时对碎屑当中每个颗粒的大小及其分布状态进行了研究，重点针对操作过程当中卡钻或者是吸钻等现象进行了重点探讨，有效鉴别了产生冲击危险可能性的影响因素。在检测工作过程当中理论基础是以每米钻屑总量和煤矿所产生的应力状态之间的衔接关系，针对其他相同类型的媒质状态产生的应力大小不同的时候，在钻孔的出屑量上也明显不同，通过钻孔在不同深度所排出的碎屑量以及碎屑状态的变化规律，可以有效的确定出检测区域当中支撑压力所产生的峰值大小，其中峰值越大则代表煤矿实际产生的距离越近，产生的冲击危险程度也就越明显。
1.钻孔效应
在钻屑检测孔挖掘到标准深度之后，在钻孔的周围煤矿地质会逐渐的过渡到一种极限的压力状态，在煤矿的孔壁当中煤矿矿体会出现在孔洞内壁，并且在实际的操作过程当中会产生不同程度的破裂声响以及孔内冲击。由此可以看出，在操作过程当中很可能出现卡钻或者是吸钻的问题，基于这方面问题的分析为钻孔周围煤矿的形变，以及岩石的脆性程度进行了研究，空间的煤矿应力越大那么脆性破碎的程度也就越大。通过分析之后可以看出，在孔壁周围的煤矿处于极限状态下，那么在实际的施工当中产生的钻孔量也就不断增多，颗粒程度不断增大，在整个操作过程当中噪音比较明显，说明了钻孔周围的压力比较集中，说明钻孔周围很有可能产生冲击危险，同时还伴随钻孔周围的破碎带面积不断加大。
2.钻屑量与煤体应力关系的损坏模型
为了有效建立起钻屑量和煤矿用地相互之间的衡量关系，在我国很多研究单位进行了多方面的分析和研究，假设钻孔之前煤矿所产生的同向引力大小，将其看作成圆孔内部的无限放大应力来进行处理。但是在最近几年的研究工作当中，通过对同种类型的钻头施工产生的钻孔，因为煤矿所产生的应力大小以及钻孔施工过程当中所产生的影响，经常会产生钻孔周围的孔壁出现裂缝等不良情况，同时每一米所产生的钻屑总量也在不断增加，充分考虑到煤矿层应力的变化以及非弹性形变等变化特点，结合了煤矿损伤理论建立起了钻孔过程当中，临界状态下煤炭和钻屑量之间的函数对应关系。
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3.钻屑检测法在冲击地压工作面的应用
通过对我国某煤矿工作面进行了分析和研究，该煤矿的地面标高为+523~+565米，煤矿工作面的标准高度为-175~-230米。其中煤层中下部分的岩石总厚度为0.2~1.2米，单层煤矿厚度为0.1~0.6米，煤矿内部的岩石性质为普通的碳质或者是砂质泥岩，整体的结构构成比较复杂，同时下半部分煤矿的整体质量相对较差。
3.1钻屑量监测孔布置
在钻孔的设置工作当中，首先需要针对监测地点进行设定，通过回采工作面的危险程度评测，测量了钻孔当中产生的碎屑量大小，同时有效分析了撰写过程当中的危险因素，对煤矿应力大小进行确定，判断操作过程当中产生的冲击危险的程度。
其次，在检测口的设置工作当中，需要对检测孔的参数以及具体的布局进行调整和优化，工作面当中每推进10米，需要对工作面的表面进行一次钻屑量的检测，并且当工作面当中产生微微震动，或者是监测设备当中出现异常数据的时候，必须要停止工作面的操作，对工作面进行钻屑量的检测检测范围，从工作面的最顶头已向20米的距离到最下端15米以上，作为工作面的具体测量范围，其中均匀分布了5个监测点来进行取样工作。
在测试工作当中钻孔具有比较大的扭距，通过电钻打眼或者是接插式钻杆来进行操作，每一节断杆的长度设定为1米，钻头的直径为42毫米，钻孔的深度为15米，对钻孔进行单排设置，钻孔的实际方向和煤层之间保持平行，通过交结代对粉煤样本来进行称量，前三米范围内舍弃粉煤，以后每钻进一米就要进行一次测量，如果分离量达到了极限值或者是在钻孔过程当中出现卡钻、吸钻以及噪声明显等问题，就可以认为处于临界点的危险状态，需要立即采取相应的解决措施。
3.2钻屑检测法检测结果分析
充分考虑到前三个工作阶段当中的监测工作，以及在工作面当中的尺寸测定，在进行撰写监测工作当中，工作面当中的煤矿应力变化不是非常明显，同时以不同的测量位置对整个工作面的监测点，沿着巷道每个测量点叠加之后的工作面来进行分析，其中工作面超前应力分布情况比较明显，同时在正常的工作面操作状态下，通过钻屑检测对钻屑的临界值来进行设定。在工作面超前应力的分布情况下，下部中部和高度三个不同的层次，并且从上部慢慢下降到中部，中部相比于下部高于上部。随着工作面操作不断向前推进，超前应力将慢慢向内部集中应力对于工作面当中的顶板控制力逐渐加强，有效结合了煤矿应力监测数据对所产生的压力大小进行周期性检测，因为相隔的监测时间较短，不能充分的反映出连续工作过程当中煤炭外壁的应力变化情况，但是可以基本判断出短期范围内煤矿所产生的应力变化大小不是非常明显，工作面的前方煤炭外壁的应力集中程度也不会有明显的上升态势。
结束语：
在打钻工作当中，每米产生的钻屑量增多，钻屑的颗粒度所占比例也会不断增大，进而产生卡钻和吸钻等问题频频出现，会直接导致冲击危险性的提高，不利于作业的顺利进行。因此，就需要加强对冲击地压工作的专项检测，并重点控制每一米距离产生的总量以及临界值标准的设定，进而保证整个操作过程的安全性。
参考文献：
[1]陈峰. 利用钻屑法预测冲击地压危险性的试验研究[D].辽宁工程技术大学,2014.
[2]陈峰,潘一山,李忠华,王爱文,徐连满.利用钻屑法对卸压钻孔措施效果的分析评价[J].岩土工程学报,2013,35(S2):266-270.
论文作者:郑义宁,孟凡超,侯祥丁
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/29
标签：工作面论文; 钻孔论文; 煤矿论文; 应力论文; 碎屑论文; 地压论文; 工作论文; 《防护工程》2019年第4期论文;