本發明屬于礦井或隧道防護領域，尤其涉及一種巖爆防治方法。

背景技術：

1、在地下巷道挖掘過程中，巷道圍巖因受到開挖擾動，內部應力會重新分布，有時會導致巖爆的發生。巖爆是一種極具破壞性的地質災害，對施工人員和設備安全構成嚴重威脅。傳統的巖爆預防措施主要包括加強支護結構和進行應力監測，但這些方法往往難以在巖爆發生前有效釋放巖石內部的應力集中。因此，需要一種更為積極主動且效果顯著的巖爆預防技術。

技術實現思路

1、本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種安全性高、能夠提前釋放巖爆能量的促使巖爆能量提前釋放的方法。

2、為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

3、一種促使巖爆能量提前釋放的方法，包括以下步驟：

4、（1）對有巖爆風險的巷道內的道路進行平整處理；

5、（2）監測有巖爆風險的巷道內圍巖表面溫度，依據該監測溫度，調整用于向巷道內噴水的灑水車中水的溫度，使灑水車中水溫度低于所述監測溫度；

6、（3）利用灑水車向巷道內圍巖表面噴水，引起圍巖物理性質變化，提前釋放巖石內部的應力，使巖爆提前發生。

7、上述促使巖爆能量提前釋放的方法中，優選的，依據該監測溫度，調整用于向巷道內噴水的灑水車中水的溫度，具體如下：

8、當圍巖表面溫度大于50℃時，預設水溫為20℃；

9、當圍巖表面溫度為45-50℃時，預設水溫為15-20℃；

10、當圍巖表面溫度為40-45℃時，預設水溫為10-15℃；

11、當圍巖表面溫度為35-40℃時，預設水溫為5-10℃；

12、當圍巖表面溫度為30-35℃時，預設水溫為0-5℃；

13、當圍巖表面溫度小于30℃時，預設水溫為0℃以下（可為鹽水）。

14、本發明通過采用上述預設水溫與圍巖表面溫度的對應關系，一方面可以達到最佳的巖爆提前釋放效果，另一方面依據圍巖表面溫度來調整噴灑的水的溫度，有利于減少制冷能耗。

15、上述促使巖爆能量提前釋放的方法中，優選的，所述灑水車包括可移動車體、防護系統和用于向外噴水的噴水系統，所述噴水系統設于所述可移動車體上，所述防護系統包括彈簧和防護板，所述防護板通過所述彈簧設于所述噴水系統和/或可移動車體上，所述噴水系統位于所述防護板內部。

16、上述促使巖爆能量提前釋放的方法中，優選的，所述噴水系統包括儲水罐、水泵、進水管、出水管和噴頭，所述水泵的入水口通過進水管與所述儲水罐相連，所述水泵的出水口與所述出水管相連，所述出水管分支設有用于向所述可移動車體兩側噴水的橫向管道與和用于向所述可移動車體上方噴水的豎向管道，所述噴頭設于所述橫向管道和豎向管道的出口端上，所述防護板在與所述噴頭對應的位置開設有用于所述噴頭中的水向外噴射的開孔。本發明中，儲水罐中儲存足夠的水量，水泵將水從儲水罐中抽出，通過出水管輸送至噴頭，噴頭中的水可通過防護板上的開孔向外噴射出去，可根據需要調整噴灑范圍和噴灑量。噴水系統可通過自動或遠程遙控方式啟動，對巷道圍巖表面進行均勻灑水，改變圍巖表面的溫度，促使巖石內部應力重新分布，提前釋放潛在的巖爆能量，使巖爆提前發生。

17、上述促使巖爆能量提前釋放的方法中，優選的，所述儲水罐上連接有用于調整其內部水的溫度的溫度控制系統，所述溫度控制系統包括壓縮機、第一連接銅管、冷凝管、毛細管、散熱器、第二連接銅管和第三連接銅管，所述冷凝管分別通過第一連接銅管和第三連接銅管與壓縮機和散熱器相連，所述散熱器通過所述第二連接銅管與所述壓縮機相連，所述毛細管設于所述第三連接銅管上。本發明通過上述溫度控制系統，可以實現儲水罐內水溫的調節，進一步增強了灑水車的靈活性，使其能夠適應不同溫度條件下的施工需求，以和巷道內圍巖表面溫度相匹配，提前釋放潛在的巖爆能量，使巖爆提前發生。上述連接銅管內填充有冷凝劑，用于維持儲水罐內水溫在適宜范圍內。

18、上述促使巖爆能量提前釋放的方法中，優選的，所述儲水罐的罐體由內至外依次包括防水層、隔熱層和保護層。通過優化罐體的結構，設置防水層、隔熱層和保護層，該結構有效防止水溫受外界環境影響，有利于維持罐體內水的溫度，更好的與巷道內圍巖表面溫度相匹配。

19、上述促使巖爆能量提前釋放的方法中，優選的，所述灑水車上設有用于監測有巖爆風險的巷道內圍巖表面溫度的溫度監測組件，所述溫度監測組件為非接觸式測溫設備，如紅外測溫儀。通過配備溫度監測組件，可通過實時監測巷道圍巖表面的溫度變化，自動調整水溫、灑水量和噴灑時間，以達到最佳的巖爆提前釋放效果。上述溫度監測組件可與控制器信號聯鎖。

20、上述促使巖爆能量提前釋放的方法中，優選的，還包括控制系統和用于在缺水時給所述噴水系統斷電的水位控制斷電裝置；所述控制系統包括信號接收器和控制器，所述控制器與所述可移動車體、所述噴水系統和所述水位控制斷電裝置相連。當儲水罐中水位下降到比較低的位置時，水位控制斷電裝置能夠斷開水泵與蓄電池的連接，當檢測到異常情況（如溫度過高、壓力異常、水位過低等）時，自動切斷噴水系統和溫度控制系統的電源，確保設備安全。操作人員遠程通過遙控器向信號接收器發射信號并傳遞至控制器，用于控制可移動車輛或噴水系統工作，可以遠程實現對灑水車的控制，使得操作人員可以在安全距離外對灑水車進行操控，安全性會更高。同時，遠程遙控操作簡便，提高了施工效率。上述遙控器、信號接收器、控制器均是現有技術中很常規的部件，現有技術中能實現上述功能的器件均可用于本發明。

21、上述促使巖爆能量提前釋放的方法中，優選的，所述噴水系統設于所述灑水車運行方向的后端。由于本發明的目地是噴水促進巖爆提前發生，當噴水時可能會產生巖爆，此時可能會有巖石落下，影響灑水車的運行，本發明使噴水系統設于灑水車運行方向的后端，噴水后即使有巖爆發生，落下的巖石也會大部分存在于灑水車運行方向的后端，減少巖爆對灑水車向前運行過程的影響。

22、上述促使巖爆能量提前釋放的方法中，優選的，所述防護板為倒u型鋼板，所述倒u型鋼板通過彈簧設于所述儲水罐上。通過倒u型鋼板罩設于噴水系統上，彈簧可用于吸收掉落物體的沖擊能量，保護灑水車免受損壞。

23、上述促使巖爆能量提前釋放的方法中，優選的，所述儲水罐側面設有水位計，所述儲水罐頂部設有注水孔。通過水位計可以確定儲水罐內的水量，通過注水也可以用于向儲水罐內加水，通過注水也和水位計的配合，可以實現向儲水罐內精確加水的目的。

24、上述促使巖爆能量提前釋放的方法中，優選的，所述可移動車體包括底板、車輪、車輪軸和用于帶動車輪移動的驅動裝置，所述車輪通過所述車輪軸設于所述底板上。通過驅動裝置可用于驅動可移動車體移動，該驅動裝置可為現有技術中的常規裝置，優選的該驅動裝置與控制器信號連接，以遠程控制可移動車體的移動。

25、上述促使巖爆能量提前釋放的方法中，優選的，還包括供電系統，所述供電系統為設于所述可移動車體上的蓄電池，所述蓄電池與所述噴水系統和可移動車體通過電線連接。上述蓄電池可采用直流蓄電池，可用于向水泵、可移動車體的驅動裝置、控制器等各部件供電。

26、本發明的促使巖爆能量提前釋放的方法，作用在巖爆發生前。在巷道開挖后，部分區域的臨空巖體積聚的應變能并未進行釋放，且巖爆發生的時間也不能確定，不能保障工人何時能安全的進入巷道施工。在巷道開挖后，對巷道表面進行噴水，使巖體表面和內部的溫度不均勻，從而提前將巖體積聚的應變能釋放出來，產生巖爆，方便工人安全進入巷道進行下一步的施工。

27、本發明的促使巖爆能量提前釋放的方法中，灑水車采用無人駕駛設計，通過遠程遙控操作進行巷道挖掘后的灑水作業，無需人工深入巷道操作，施工安全性高。灑水車的噴水系統能夠自動對巷道圍巖表面進行灑水，通過改變圍巖表面的溫度，促使巖石內部應力重新分布，提前釋放潛在的巖爆能量，降低后續施工中巖爆發生的風險，安全性高。同時，灑水車外側設有防護系統，彈簧+防護板始終保持在工作狀態，一旦有石塊或其他物體掉落，彈簧組件會吸收沖擊能量，保護灑水車免受損壞，有效防止石塊掉落對車輛造成損壞。工作原理如下：

28、本發明中，防護系統安裝在儲水罐的外側，包括多個彈簧和防護板，彈簧一端固定在儲水罐上，另一端固定于防護板上。彈簧由高彈性材料制成，具有良好的緩沖和吸震性能，允許彈簧在受到外力時發生彈性變形。當石塊或其他物體掉落時，防護系統能夠吸收沖擊能量，保護灑水車免受損壞。

29、本發明的促使巖爆能量提前釋放的方法不僅提高了礦山作業的安全性，還簡化了裝置結構，降低了成本，適用于高溫硬巖巷道等復雜地質條件下的巖爆防治工作，同時提升了作業效率和環保性能，具有顯著的技術創新性和實用價值。

30、本發明的促使巖爆能量提前釋放的方法還至少具有以下效果：

31、1、提高作業安全性：通過提前對高溫硬巖巷道道路進行平整處理，消除了潛在的障礙物和不平整區域，為后續的噴水作業提供了良好的基礎。同時，根據圍巖表面溫度預設灑水水溫，實現了對巷道圍巖的有效冷卻和應力釋放，大大降低了巖爆發生的風險，從而顯著提高了礦山作業的安全性。

32、2、增強冷卻效果：巷道道路的平整處理確保了噴水作業時水能均勻覆蓋在圍巖表面，避免了因道路不平整導致的噴水不均現象。此外，通過精確控制灑水水溫，使其與圍巖表面溫度形成有效溫差，增強了冷卻效果，進一步促進了圍巖內部應力的釋放。

33、3、簡化裝置結構，降低成本：本發明采用單一儲水罐設計，相比多罐式系統，大大簡化了裝置結構，降低了制造成本和維護難度。同時，減少了設備間的連接部件，提高了系統的整體穩定性和可靠性。

34、4、提高作業效率：巷道道路平整和灑水作業可連續進行，無需中斷作業流程。此外，通過自動化控制水溫調節和灑水系統，實現了快速響應和精確控制，提高了作業效率。同時，減少了人工干預，降低了勞動強度。

35、5、環保節能：通過精確控制灑水水溫，避免了因水溫過高或過低而造成的能源浪費。同時，噴水作業本身也有助于降低巷道內的溫度和濕度，改善作業環境，減少了對環境的負面影響。

36、6、便于維護和管理：本發明的灑水車結構緊湊，各部件易于拆卸和更換。此外，通過集成化的控制單元，實現了對水溫調節、灑水作業等功能的集中管理和監控，便于日常維護和故障排查。

37、與現有技術相比，本發明的優點在于：

38、本發明的促使巖爆能量提前釋放的方法，首先對有巖爆風險的巷道內的道路進行平整處理，再監測有巖爆風險的巷道內圍巖表面溫度，依據該監測溫度調整用于向巷道內噴水的灑水車中水的溫度，最后利用灑水車向巷道內圍巖表面噴水，利用水溫變化引起的熱應力效應促使巖石內部應力重新分布，引起圍巖物理性質變化，提前釋放巖石內部的應力，使巖爆提前發生，能夠提前釋放巖爆能量，避免出現施工時發現巖爆現象，方便工人安全進入巷道進行下一步的施工，安全性能更高。