研究深部开采中沿空留巷坚硬顶板预裂爆破技术.pdf

当代化工研究 Modem Chemical Research76 技术应用与研究 2020 01 研究深部开采中沿空留巷坚硬顶板预裂 爆破技术 *吴建刚 山西焦煤集团西山煤电镇城底矿山西030203 摘耍近几年，我国对煤炭资源的需求量不断增多，煤炭资源餉开采范围不断扩大，这在一定程度上也加大煤炭资源的开采难度.在煤 炭开采过程中，加强对深部开采中沿空留巷坚硬顶板预裂爆破技术的研究，保证煤炭开采工作的顺利进行，从而为人们提供丰富的高质量 资源 关键词深部开采；坚硬顶板；预裂爆破；煤炭资源 中图分类号T 文献标识码A Research on Pre-splitting Blasting Technology of Hard Roof for Gob-side Entry Retaining in Deep Mining Wu Jia n g a n g Xish a n Co a l El ec tr ic ity Zh en c h en g d i Min e o f Sh a n xi Co kin g Co a l Gr o up, Sh a n xi, 030203 Abstracts In recent years, Chinas demand for coal resources has been increasing, and t he scope of mining coal resources has been expanding, which, t o a cert ain ext ent , has also increased t he difficult y ofmining coal resources. In t he process ofcoal mining, t he research on t he hard roof pre-split t ing blast ing t echnology of gob-side ent ry ret aining in deep mining should be st rengt hened, so as t o ensure t he smoot h progress ofcoal mining and provide rich high-qualit y resources for people. Key words deep minings hard roof； pre-split t ing blast ings coal resources 预裂爆破指的是在煤炭开采过程中，进行石方开挖作业 时，主爆区爆破之前沿设计路轮廓线保持一个具有一定宽度 的贯穿裂缝。以缓冲、放射开挖爆振动波，完成对岩体的保 护，确保开挖轮廓的整体平衡性，保证煤炭开挖资源工作的 顺利进行。 1 双向聚能爆破技术原理分析 双向聚能拉张成型爆破与其它控制爆破法在具体应用 期间的主要区别如下通过对双向聚能装置的应用，对断裂 方向形成的应力集中进行断裂，通过对该应力进行应用，断 裂岩体。要想发挥双向聚能装置在应用期间的抗拉效果，不 仅要保证聚能装置自身具有一定强度，实现对爆轰产物对预 留围岩造成的破坏；而且要对聚能管强度进行有效控制，保 证其强度不得过大，进而降低在聚能装置上的能量损耗，从 而减少各种装置的具体成本。实际应用过程中，在控制炮孔 中利用双向聚能装置，完成相应的装药操作，同时，使聚能 方向能够对准实际断裂方向，为后续工作的开展提供相应支 持。炸药爆炸后，因为爆轰而形成的冲击波和应力波将会有 限沿着设定聚能孔的具体方向，通过集中的方式实现释放应 力，在炮孔壁上可以形成和聚能方向一致的初始裂缝；然 后，由于爆破形成的气体将会涌入到初始裂缝的炸裂缝中， 同时，在该期间，可以在设定方向上形成张应力集中，将实 际作业中涉及的岩体发生合理断裂，对裂缝进行合理驱动， 进而保证其可以沿着设定方向上进行适当拖长，实现爆破面 具体情况的合理控制，完成顶板切缝断裂爆破控制。具体爆 破期间，若多个联孔在同一时间起爆，此时，爆破间的静力 场则会形成叠作用，这也就会导致爆破空间张力应力的作用 变得更加强烈。爆破作业期间，对工程的具体施工情况进行 合理分析，找到合适的孔间距，此时，在相邻的孔之间会形 成大裂隙，这会形成一条裂缝，双向聚能爆破原理如图1所 张拉作用 图i双向聚能爆破原理 2. 工程概况 某矿工程的工作面下进风巷为沿空留试验巷道，工作面 回釆高度为1. 75m,长14 5m,采取综合机械化方式采煤， 通过全部跨落法完成作业期间涉及的顶板管理工作。整个工 作面为已13煤层，每层煤层的具体厚度为为0.48m,煤层直 接顶为细砂岩，其具体厚度在0-7. 5m之间，基本定为中粒砂 岩，其厚度在 8-17. 5m之间；直接底均厚为2.78m,基本底 均厚为1.42m的细砂岩。因为需沿空巷试验巷道顶板为坚硬 顶板，而围岩应力环境为高附加应力，这将会对后期巷道区 域结构在实际开采作业中稳定性造成严重的影响，因此，要 采取合理方式处理沿空巷道顶板，确保后期开采作业的顺利 开展。 3. 预裂爆破技术方法的具体应用 ⑴技术方案 预爆裂技术方案爆裂的内容主要体现在以下两个方面 ①超前倾向深孔放顶爆破技术 该项技术在应用时，就是在顶板岩层处开展相应的施 当代化工研究 77 Modem Chemical Research I /2020 01 技术应用与研究 工作业。具体施工时，要先开展长钻孔作业，完成该项作业 后，在开展相应爆破作业，通过该处理方式，可以在顶板岩 层处形成弱化带，回采作业可以在工作上实现，如果在具体 作业开展期间，工作面上受外界因素影响出现了裂隙，此 时，发生人工爆裂现象，这将会出现强烈的相互影响，这一 情况存在，会造成沿空巷道顶板结构出现波动，从而降低了 工作面四周应力峰值，最终实现对顶板的控制。 布置爆孔内容如下 A. 布置炮孔方式 布置炮孔时，可以采取双向钻孔法和单向钻孔法两种 不同的方式进行。在具体作业期间，考虑工程的具体施工安 排，本工程在具体施工期间，采用单孔钻孔法完成相应的施 工作业。 B. 炮孔直径大小 具体作业开展过程中，要对大孔径炮孔进行应用，通过 该方式，能够获取到良好爆破效果，本次工程经过试验，最 终决定采用直径为75mm炮孔。 C. 炮孔间距设置 综合考虑施工环境，最终决定将炮孔的间距设定为 34.2m,端头切断孔与基本顶断口间形成了小组布置，为了 保证具体作业的顺利进行，组间上下间的具体距离为0. 4m。 D. 炮孔深度与末端高度 具体作业期间如果采取单向钻孔法对完成对炮眼的布 置，针对炮孔深度l b应当通过公式1进行计算。 l b [Z-1 tan/] 1 公式1中L表示的为开采作业面对局程度，1为孔底 距巷道的水平的具体记录，a表示炮孔与巷道间的夹角，B 表示的为炮孔与工作的具体夹角。依据公式1结合钻孔 参数可以获取端头切断孔深度为15.8mm；老顶切断炮孔深度 为80. 5nun；作业工作中考虑坚硬顶板的具体厚度为16. 3mm, 切充分断坚硬顶板故将块控制孔和老顶切断末端高度设计为 15. 5m,端头切断孔末端设计的具体高度为7. 6m。 ② 小水平转角钻孔群切顶爆破技术 ③ 对沿空留巷结构进行全面分析，最终提出了小水平 转角钻孔群切顶爆破技术，在施工作业过程中，釆用该项技 术开展施工，实现巷道顶板卸压，针对作业过程中的顶板处 理，在具体施工期间，利用2组6个走向钻孔顶板实现，在施 工期间，通过施工人员观察，发现顶板墙体外侧发生了破裂 情况，完成该项作业后，调整顶板坡段位态，优化围岩应力 场，从而实现对爆破钻孔参数和具体布置方式的有效控制， 走向钻孔切顶爆破具体参数如表1所示。 表1走向钻孔切顶爆破具体参数 仰向钻孔背向钻孔 炮眼编号ABCABC 仰角 131823131823 炮眼直径 mm 747474747474 炮眼深度m272829313335 支架组立，全面了解工作面遭受到的具体压力大小，完成对 周期与来压步距情况的观测，了解压力变化，观测工作面液 压支架涉及的数据，依据观测结果会成相应的曲线图。 工程开采期间，相应的工作人员对工作面液压支架 支护阻力的具体情况进行动态观察，整个作业期间一共 观测了60天，通过观测可以发现，液压支架治理在整个 作业期间一共出现了6个明显波峰，波峰分别出现在2017 年5月7日工作推进11 5m处，2017年5月16日工作推进 145.4m处，2017年6月6日工作推进170. 7m处，2017年6月 14日工作推进195. 7m处，2017年6月27日工作推进225. 6m 处以及2017年7月2日工作推进24 3m处。通过对作业期间 出现的六次波峰出现位置进行明确，对曲线中出现的六次 波峰近位置进行分析，可以发现无次周期来压步分别为 26.9m、25.9m、25.0m、29.9m、22.7m,通过上述数据可以 确定，本次工程工作面周期来压步平均距离在20-30m之间， 将该数据内容与未经过顶板预裂爆破作业的工作的具体周期 大小进行对比，步距缩短了约10. 0m,此外，回采期间液压 支架在应用过程中承受的压力也将会变小，并未在具体作业 过程中，发生过压架现象，这也为工作面回釆作业的顺利进 行提供了强有力的保障，确保了开采作业高效、安全进行； 在顶板处，通过对强制方式进行应用，实现放顶作业，此 时，通过观察不难发现，矿山压力剧烈情况降低明显，这也 就实现对填充墙体的合理保护，提高填充墙体在具体应用过 程中的稳定性，保证具体开采作业工作的顺利进行，提高开 采作业的经济效益，减少由于开采事故造成人员伤亡事件的 发生。 4.结束语 煤矿开采是一项复杂工作，在实际开采过程中经常会遇 到各种不良地质，这会对煤矿开采效率，以及开采的安全性 产生不良影响。顶板预裂爆破技术在煤矿开采作业中有着不 错的应用，该项技术主要被应用在深部开采中沿空留巷坚硬 顶板处理中，通过对该项技术的合理应用，可以保证开采作 业的顺利进行。 【参考文献】 [1] 李鹏，张昌锁.综采工作面顶板预裂爆破振动对临近村庄民 居的影响研究[J],煤炭工程,2019, 51 07 125-128. [2] 王金鑫.深孔预裂爆破在综放工作面坚硬顶板控制中的试 验研究[J].煤矿安全,2018, 49 01 73-75. [3] 张冬华，田灵涛.深孔预裂爆破技术在深井坚硬完整顶板强 制放顶中的应用[J].煤炭工程,2018, 50 01 42-44. [4] 黄洁，杨壮，王火彬，谢鹏飞.坚硬顶板预裂爆破切顶却压沿 空留巷技术研究[J].煤炭与化工，2017, 40 10 61-63. [5] 郭正超，王红胜，李树刚，索亮，王海龙，熊礼全.预裂爆破 弱化坚硬顶板技术在沿空留巷的应用[J].爆破, 2017, 34 03 53- 5667. [6] 刘春波.深孔预裂爆破在综采面坚硬顶板控制中的应用 [J].煤, 2017, 26 0858-60. 【作者简介】 吴建刚 1983-,男，山西焦煤集团西山煤电镇城底矿；研 究方向采矿工程. ⑵预爆破效果分析 采用预裂爆破对顶板进行处理后，持续观测工作面液压