爆破卸壓技術在沖擊地壓防治方面的應用

任軍產

摘 要：文章通過對胡家河礦沖擊地壓的防治，介紹了頂板、幫部及底板爆破卸壓工藝，并對卸壓爆破效果進行了分析。實踐證明，爆破卸壓技術可有效地減緩巷道煤巖體應力集中，降低沖擊地壓造成的危害，為其他類似條件礦井提供借鑒。

關鍵詞：防治；沖擊地壓；爆破卸壓

引言

沖擊地壓是煤礦開采過程中，井巷和采場周圍煤、巖體在一定高應力條件下釋放變形能而產生的煤巖體突然破壞、垮落或拋出現象，并伴有巨大聲響和巖體震動，經常造成支架折損、片幫冒頂、巷道堵塞、人員傷亡，對安全生產威脅巨大。為將沖擊地壓的危害降到最低限度，胡家河礦基于沖擊地壓綜合預測預報，研究采用卸壓爆破技術控制沖擊地壓的機理，并進行了現場試驗。通過對多種卸壓爆破技術的理論與實踐分析，得出適合該礦卸壓解危措施。從而達到控制沖擊地壓的發生、實現煤礦安全生產的目的。

1 工作面概況

401102工作面是胡家河礦井在401盤區布置的第二個工作面，其井下具體位置為：北側為五條大巷煤柱，南部為401采區與小莊井田的邊界煤柱，西側為已回采完的401101綜采工作面，東側為401103設計工作面（尚未掘進）。該工作面設計長度1650m，可采長度1495.5m，傾向長180m。該工作面為4號煤層，賦存穩定，厚度15～26.5m，平均厚度24m，上分層平均可采厚度13.5m。煤層埋深+613.8～+690.6m，底板標高+340～+355m。煤層頂板為較易冒落的粉砂巖、砂質泥巖，厚度16～40m，巖石飽和抗壓強度為0.4～25.8MPa，底板則以灰～灰褐色鋁質泥巖為主。

401102工作面于2014年4月份開始回采，到2015年2月8日，工作面推進近1200米，回采期間發生多次沖擊地壓。

2 沖擊礦壓防治技術

2.1 頂板深孔預裂爆破技術

頂板深孔預裂爆破，就是在沿回順巷道向采空區方向處的巷道上方頂板采用鉆機打一定深度的鉆孔，并在孔內裝炸藥進行爆破，將頂板破斷，降低頂板整體強度，釋放因應力集中而產生的能量，減少頂板由于采動影響和時間效應而產生的斷裂對煤層和支架的沖擊振動。

在回風巷頂板每5m布置兩個鉆孔，開口位置交錯布置，西側頂板預裂鉆孔朝向401101采空區方向，中部頂板預裂鉆孔朝向401102采空區方向，均與水平方向成75°夾角，眼深45m，孔徑75mm，間距5m，雙排布置（圖1）。每孔裝藥40kg，裝藥長度20m（每節藥卷用塑料被筒裝藥，直徑60mm、長400mm、裝藥0.8kg），正向裝藥。利用兩根煤礦許用導爆索將藥卷連成兩串，藥卷上安裝防下滑倒刺，利用炮棍將炸藥分兩次裝入炮孔內，然后在孔口導爆索上各連一個雷管，采用“局部并聯，總體串聯”的方式進行，一個炮孔內雷管的聯接。最后除裝藥段全部用炮泥封嚴封實，每次起爆1-2個孔，頂板預裂爆破卸壓參數如表1所示。

通過頂板深孔預裂爆破技術，可以提前預裂煤層上方厚層堅硬砂巖頂板，使其降低強度、減小跨落步距；可以提前釋放老頂巖層蓄積的部分彈性能，降低應力集中程度；能有效地保證被破壞頂板的整體性。

該方法裝藥量大，鉆孔深度大，且呈一條直線，所以對老頂預裂的效果較好。根據實際條件，對該方法進行改進，選用不同角度、不同深度的鉆孔，就能在頂板形成深度較大的保護帶，從而有效地控制頂板沖擊現象的發生。

2.2 幫部煤體卸壓爆破技術

根據目前現場實施的卸壓措施，我礦現實施的幫部鉆孔卸壓參數為：鉆孔間距5m，鉆孔深度為10m。鉆孔設備為ZYJ-500/180架柱式回轉鉆機，鉆頭直徑為42mm，用插接麻花鉆孔。采用礦用許可炸藥，用雷管加導爆索方式起爆，一般采用正向裝藥，裝藥長度為3.3m。（如圖2所示），幫部煤體爆破卸壓參數如表2所示。

該方法操作簡單，易實行，爆破時人員遠離危險地點，比較安全；鉆孔間距及裝藥量也可適當控制，比較可靠。不足之處是卸載范圍不易掌握，卸載效果不能持久。

2.3 底板爆破卸壓技術

隨著工作面的不斷推進，巷道均會出現不同程度的底鼓現象，嚴重制約著工作面回采。為進一步防治底鼓，我礦結合自身實際，現實施的底板卸壓技術為爆破卸壓，底板爆破卸壓參數如表3所示。

底板卸壓孔開孔位置為回風巷底板中間處，方位角為180°朝向采空區，卸壓爆破孔孔徑75mm，采用煤礦許用三級乳化炸藥，單孔裝藥量3kg，煤礦許用毫秒延期雷管引爆。鉆孔間距5m，孔深10m，封孔深度5m，裝藥封孔完畢后每次起爆1-3個孔。爆破順序從工作面側開始沿巷道向外進行，以便使高應力區域向外轉移，遠離工作面。底板卸壓爆破鉆孔布置平剖面示意如圖3所示。

通過采用巷道底板爆破卸壓技術，實現破壞煤層底板積蓄能量的能力以及水平應力在底板中的傳遞，達到防治底鼓的目的。該方法的不足之處是由于煤體破碎，施工的鉆孔容易塌孔，導致裝藥不便。為達到卸壓效果，可以采用大孔徑鉆孔卸壓配合爆破卸壓技術，從而“緩解”巷道底鼓。

3 結束語

（1）斷頂是所有解危措施中的一項根本性措施，也是在具有強沖擊危險條件下治理頂板應力集中型和震動應力釋放型沖擊地壓最有效的措施。而頂板深孔預裂爆破是用爆破改變爆破區域頂板物理力學性質，破壞頂板的完整性，釋放頂板內積聚的大量彎曲彈性能，可縮短頂板破斷步距，降低沖擊的危險。

（2）幫部煤體卸壓爆破操作簡單、靈活，是一種普遍適用的措施，其技術關鍵是控制好炸藥量及封孔質量。

（3）底板卸壓爆破可用爆破減緩其應力集中程度，達到卸壓解危的目的。

（4）爆破卸壓是控制沖擊地壓的有效手段，降低了沖擊危險的強度和頻率，避免了破壞性沖擊地壓災害的發生，取得了較好的效果。

參考文獻

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