深孔爆破在煤礦砂巖頂板中的應(yīng)用研究

李雪車

摘要：目前，關(guān)于堅硬頂板的具體處理方法主要包含： 深孔爆破弱化堅硬頂板技術(shù)、強制放頂技術(shù)、定向水力致裂技術(shù)以及注水弱化技術(shù)。和煤礦實際情況相結(jié)合，使用深孔爆破弱化堅硬頂板技術(shù)，可以提前的對方煤層頂板實施相應(yīng)的爆破，從而在頂板當中實現(xiàn)預(yù)先制造弱結(jié)構(gòu)面，對頂板的具體物理力學性質(zhì)進行降低，這樣就可以阻止垮落現(xiàn)象的出現(xiàn)。

關(guān)鍵字：深孔爆破;煤礦;砂巖頂板;應(yīng)用研究

引言

關(guān)于深部煤層的具體開采，厚硬頂板把支架壓死以及壓壞的情況是經(jīng)常出現(xiàn)的，并且厚硬頂板具備：強度高，整體性好以及冒落困難等特點，如果不能對其進行及時的處理，非常容易出現(xiàn)大面積的懸頂情況，會發(fā)生垮落危險，因此，保障深孔預(yù)裂爆破技術(shù)的有效性是非常必要的。

1深孔爆破在煤礦砂巖頂板中的應(yīng)用分析

1.1頂板深孔爆破預(yù)裂原理

1025工作面頂板深孔爆破預(yù)裂的理論依據(jù)為：利用深孔中預(yù)裝的炸藥爆炸時在其孔周圍產(chǎn)生的沖擊波、壓縮應(yīng)力波和爆生氣體，它們共同作用在頂板巖體內(nèi)而形成空腔、裂隙圈、壓縮圈以及震動區(qū)。裂隙圈在高壓爆生氣體的膨脹擠壓和回復(fù)，壓縮應(yīng)力波壓縮及高溫等基礎(chǔ)上，非常容易出現(xiàn)較高的集中應(yīng)力，如果應(yīng)力集中和頂板巖石的具體應(yīng)變強度相比較要大時，那么巖石的質(zhì)點會出現(xiàn)位移，進而會出現(xiàn)縱橫交錯的裂隙?？v橫交錯的裂隙可以使得巖體的整體性得到減弱，巖體內(nèi)的層理以及裂隙得到增加，進而會對巖體的整體性結(jié)構(gòu)造成破壞，最終板順利垮落。

1.2爆破預(yù)裂孔參數(shù)的具體設(shè)計

關(guān)于1025工作面的爆破預(yù)裂孔在設(shè)計的過程中計劃共設(shè)計為45個孔，3個炮眼合為一組，大致為15組。預(yù)裂孔的設(shè)置在切眼內(nèi)靠切眼后幫大致1.0～1.2m的范圍內(nèi)（避開頂板錨桿以及錨索位置）。沿工作面開切眼方向的同一剖面之內(nèi)，炮眼向機頭方向的大致傾角為34°，深度大致為25m，組內(nèi)3個炮眼之間的間距大致為5m，相鄰炮眼的間距大致為10m。保障炮眼底部到達相應(yīng)的砂巖上層，裝入藥卷個數(shù)需要按照炮眼在砂巖當中的具體長度而定。

1.3循環(huán)步距

在采區(qū)當中，關(guān)于所有的頂板部位都要實施相應(yīng)的松動爆破，這樣就會使得巖石得到軟化，保障頂板以及工作面之間更好的配合，形成冒落的目標，但是這樣以來，就會使得工作量變得很大，成本也會比較高。因此，一定要確定比較適宜的循環(huán)步距，循環(huán)步距一定要比采場支架所承受的具體周期來壓步距小，保障堅硬頂板可以按照比較合適的循環(huán)步距實施有序的冒落。循環(huán)步距以及頂板當中裂縫發(fā)育的具體情況以及巖性及厚度等因素有著比較緊密的關(guān)系，需要對頂板來壓規(guī)律、砂巖的厚度以及巖石力學性質(zhì)等進行詳細的研究，本次循環(huán)步距大致為20m。

1.4炮孔的具體角度

炮眼角度可以保障堅硬頂板爆破放頂高度以長度的具體參數(shù)，如果傾角比較大，那么就會使得爆破沿煤層傾向方向的爆破范圍逐漸的縮小，炮眼的數(shù)目也會增多，工作量就會增大;如果傾角過小，雖然可以使得煤層傾向的具體爆破范圍得到增大，但是裝藥位置以及頂板的距離就會減少，爆破之后可能會出現(xiàn)頂板過于破碎的情況，采煤時，相應(yīng)的頂板就會非常難于管理，因此，一定要對炮眼角度進行合理的克制。炮眼角度以及炮眼深度、頂板處理高度、煤層傾角、頂板的距離以及炮眼開孔位置之間有非常大的關(guān)系。炮眼角度一般包含兩個方向角，即指的是側(cè)向工作面仰角以及水平角。如果對水平角進行設(shè)計，需要把炮眼長度以及仰角持續(xù)加大，鉆眼的定位相對來講比較的復(fù)雜，裝藥難度就會得到加大;除此之外，側(cè)向工作面的角度一般設(shè)置為10°～15°，這樣對放頂效果的影響就會比較小。因此當前大多數(shù)都會采用炮眼方向以及工作面之間平行，而對水平角不予以考慮。

2掘進中深孔爆破質(zhì)量技術(shù)應(yīng)用措施

2.1合理設(shè)置炮眼位置

掘進過程中的中深孔爆破施工技術(shù)質(zhì)量會受到多方面因素的影響。其中，炮眼位置的設(shè)置，不僅影響施工質(zhì)量，還直接決定著后期爆破施工的安全性。炮眼位置設(shè)計應(yīng)考慮礦井的巖體特點以及斷面特點，結(jié)合施工單位的技術(shù)條件，對爆破作業(yè)面進行合理規(guī)劃，選擇出最佳的炮眼位置。然后根據(jù)前期測量和分析結(jié)果，確定炮眼深度參數(shù)。一般情況下，炮眼深度在2m～2.5m左右，從而使爆破效果最大化，降低材料用量以及排除碎石的難度。但是炮眼深度不能過大，否則會產(chǎn)生較強的破壞力，對礦井穩(wěn)定性造成威脅。需要對炮眼深度進行精準控制，確保中深孔爆破施工能夠達到預(yù)期效果。此外，在炮眼設(shè)置過程中，還要重點加強對炮眼直徑的控制，在參考相關(guān)技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程實際情況進行微調(diào)，從而優(yōu)化爆破施工效果?？傮w而言，合理設(shè)置炮眼位置是爆破施工質(zhì)量的前提保障，應(yīng)嚴格遵守相關(guān)設(shè)計要求，做好設(shè)計審核及優(yōu)化工作。

2.2掏槽和鉆孔施工技術(shù)

中深孔爆破掏槽施工可以采用直眼和斜眼混合施工方式，為爆破安全性提供保障。在這種掏槽施工方式下，可以使爆破能量較為均勻的擴散，能夠減少爆破次數(shù)、提升爆破施工效率。其中具有代表性的是三角柱掏槽方式，具有施工簡單、使用范圍廣的優(yōu)點，是目前掘進中深孔爆破施工常用的技術(shù)方法。在鉆孔施工過程中，則采用自動化機械設(shè)備進行施工，按照預(yù)先設(shè)計的炮眼，精準控制鉆孔施工技術(shù)。但是客觀而言，目前鉆孔施工技術(shù)質(zhì)量的整體水平仍然偏低，容易因技術(shù)質(zhì)量控制不到位，影響后續(xù)爆破施工的進行。而且鉆孔施工方法不當，會增加碎石運輸量，進而導(dǎo)致施工成本的增加。因此，在掘進中深孔施工過程中，必須提高對鉆孔施工的重視。嚴格按照預(yù)先設(shè)計的位置及參數(shù)進行施工，確保施工機械設(shè)備選用的合理性。同時應(yīng)加強現(xiàn)場施工監(jiān)督，如果發(fā)現(xiàn)鉆孔偏差，應(yīng)及時調(diào)整。此外，還要考慮爆破施工可能引起的炮眼堵塞問題，如果堵塞長度過大，會導(dǎo)致后續(xù)爆破能量出現(xiàn)損失，因此需要對炮眼堵塞問題進行及時處理。

2.3爆破施工技術(shù)

在爆破施工前，需要再次檢查掏槽及鉆孔施工質(zhì)量，確認無誤后再實施爆破。首先應(yīng)合理確定炸藥用量，炸藥用量過多或過少，都會影響爆破施工質(zhì)量及安全性。中深孔爆破施工的炸藥用量主要與炸藥類型、威力、炮眼直徑和炮眼間距等有關(guān)。在施工過程中，應(yīng)合理選擇炸藥類型，根據(jù)炮眼技術(shù)參數(shù)確定實際用量。在正式爆破前，還要進行技術(shù)試驗，對炸藥威力進行測試，取多次試驗結(jié)果的平均值，確定爆破威力，從而確保炸藥用量的合理性。另一方面，在爆破施工中還要合理確定最小抵抗力，即炸藥中心和自由面間的最小距離。最小抵抗力參數(shù)對于實際爆破效果有較大影響，若該參數(shù)設(shè)計不合理，會增加爆破難度，導(dǎo)致爆破沖擊余力較大，進而對設(shè)備安全性造成威脅。在最小抵抗力參數(shù)設(shè)置過程中，應(yīng)根據(jù)巖石性質(zhì)，同樣采取試驗的方法進行確定。此外，還需要合理選擇掘進中深孔爆破施工的起爆方式，一般采用反向起爆方式，通過將正向裝藥、反向裝藥方法相結(jié)合，提升爆破沖擊力及作用時間，從而有利于減少炸藥用量，降低施工成本。最終應(yīng)確保炸藥用量、起爆方式、巖石硬度相互匹配，從而實現(xiàn)預(yù)期的爆破施工效果。

結(jié)語

總之，為了防止出現(xiàn)垮落情況，進而帶來較大的隱患，因此在布置深孔爆破預(yù)裂孔來實施破壞處理是非常重要的?，F(xiàn)場實施爆破預(yù)裂技術(shù)的實驗，可以發(fā)現(xiàn)該技術(shù)具備較大的效果，這樣，頂板深孔爆破技術(shù)才可以得到比較合理化的應(yīng)用。

參考文獻

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