煤礦防治沖擊地壓中復(fù)合爆破卸壓技術(shù)的應(yīng)用

周通 陳康 張智齊

（山東裕隆礦業(yè)集團(tuán)有限公司單家村煤礦 山東 曲阜 273100）

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對(duì)于煤礦的需求越來(lái)越大，礦井的開(kāi)采也逐漸向深部開(kāi)采，但是這一開(kāi)采的趨勢(shì)使得礦井存在著較大的安全隱患，特別是沖壓地壓災(zāi)害成為影響礦井安全最為顯著的原因[1-2]。爆破卸壓技術(shù)對(duì)治理礦井沖擊地壓有一定的解危作用，其被廣泛應(yīng)用至煤礦防治礦井沖擊低壓過(guò)程中。而由于煤礦使用情況的不同，該技術(shù)在應(yīng)用時(shí)會(huì)受到參數(shù)設(shè)計(jì)或者地質(zhì)等方面的因素，其應(yīng)用的效果并不顯著，應(yīng)力很難得到全面的釋放。如：爆破后孔口會(huì)形成喇叭口或者形成新的高應(yīng)力[3]。因此，采用復(fù)合爆破卸壓技術(shù)刻不容緩，能夠?yàn)闆_擊地壓礦井安全或者正常的生產(chǎn)工作提供技術(shù)上的支撐。

1 復(fù)合爆破卸壓技術(shù)原理及適用條件

1.1 技術(shù)原理

煤礦在爆破后會(huì)產(chǎn)生中度、高度等不同程度的沖擊地壓，在產(chǎn)生集中的高應(yīng)力后會(huì)形成一定的危險(xiǎn)性，并對(duì)這些危險(xiǎn)性應(yīng)力進(jìn)行卸壓后能夠減少危險(xiǎn)的發(fā)生。因此這一過(guò)程被稱之為爆破卸壓。煤層卸壓的爆破過(guò)程是對(duì)媒巖層內(nèi)部進(jìn)行的爆破，媒巖層內(nèi)部的巖體在受到爆破的作用和受力下，進(jìn)而使巖體深部產(chǎn)生孔隙或者裂縫。這些孔隙或者裂縫的發(fā)生會(huì)使周圍媒巖體的彈性模量不斷降低，媒巖體的強(qiáng)度也會(huì)受到一定的影響，使得內(nèi)部所儲(chǔ)藏的彈性性能降低，使得沖擊地壓所產(chǎn)生的力學(xué)因素和能量因素等都會(huì)有所緩解，甚至消除。因此采用鉆孔爆破卸壓能夠達(dá)到一定的消除沖擊危險(xiǎn)的作用。例如：媒巖層內(nèi)部形成的卸壓區(qū)，能夠?qū)⒚綆r層所需的支承壓力的峰值進(jìn)行轉(zhuǎn)移，即峰值能夠不斷的向煤炭層的深處發(fā)生移動(dòng)，這能夠?qū)γ綆r體內(nèi)所儲(chǔ)藏的彈性能等進(jìn)行釋放，從而使得沖擊危險(xiǎn)等得到一定的削弱和消除，化解整個(gè)煤礦開(kāi)采工程的危機(jī)[4-5]。

1.2 適用條件

爆破具有穩(wěn)定性差的特征，應(yīng)力轉(zhuǎn)移過(guò)程中很容易發(fā)生沖擊地壓的事故。例如：在爆破卸壓的過(guò)程中為了不使支護(hù)結(jié)構(gòu)受到破壞，其適用于低應(yīng)力區(qū)的高應(yīng)力點(diǎn)。又如：媒層較為堅(jiān)硬，適用于較大的應(yīng)力；高瓦斯礦井中應(yīng)用此技術(shù)需要引起重視，以減少危險(xiǎn)的發(fā)生。

2 爆破卸壓工程實(shí)踐

2.1 工程概況

店村煤礦層的埋深深度為500～1100m，其埋深深度的加大，使其產(chǎn)生的沖擊危險(xiǎn)也越來(lái)越大。對(duì)于1101工作面在開(kāi)采過(guò)程中具有較大的高沖擊危險(xiǎn)性。煤層的傾角為11°，煤層的厚度在1.9～12.9m，礫巖處于基本頂層，其平均厚度為25.1m；泥巖處于直接頂，其平均厚度為27m；砂質(zhì)泥巖處于直接底，其平均厚度為14.6m。

2.2 爆破參數(shù)

本工程主要采用電磁輻射進(jìn)行監(jiān)測(cè)，回采巷道兩側(cè)與工作面前方輸送巷道上側(cè)距離為4m，孔深為15m，孔徑為75mm?；仫L(fēng)巷下孔方向距底板11～16m，距底板0.4m，垂直煤壁為單排布置。輸送風(fēng)道和回風(fēng)風(fēng)道下的孔方向距底板10～15m，距底板0.4m。每孔裝藥3kg，泥封長(zhǎng)6.7m，反向裝藥串聯(lián)，兩個(gè)雷管(眼內(nèi)1個(gè)雷管，眼內(nèi)1個(gè)雷管)起爆。雷管是同一位置的毫秒延時(shí)電雷管，炸藥是硝胺炸藥。三到五個(gè)洞同時(shí)引爆，一個(gè)裝藥，一個(gè)引爆。

2.3 爆破工藝

2.3.1 鉆孔

根據(jù)設(shè)計(jì)爆破參數(shù)情況來(lái)看，對(duì)于工作面前方的200m范圍之內(nèi)，采用媒電鉆工具進(jìn)行鉆孔，其鉆孔的方向?yàn)檠刂簩臃较蜻M(jìn)行的鉆孔，孔深的深度為16m。

2.3.2 裝藥

本工程主要采用反向裝藥的原理，在對(duì)準(zhǔn)備好的炸藥或者安裝的雷管等推入到鉆好的孔中。

2.3.3 封孔

在封孔的過(guò)程中需要根據(jù)一定的規(guī)范要求，采用封炮泥將鉆孔的剩余部分長(zhǎng)度進(jìn)行密封。

2.3.4 起爆

起爆過(guò)程為：引線鏈接到母線上-母線延伸后接到起爆器中-合上引爆器自動(dòng)按開(kāi)關(guān)-引爆過(guò)程-卸壓爆破裝藥。

2.4 效果檢驗(yàn)

電磁輻射在檢驗(yàn)爆破過(guò)程中需要對(duì)媒巖體的受載程度或者媒巖體破裂變形的次數(shù)等進(jìn)行檢驗(yàn)，其主要通過(guò)強(qiáng)度或者脈沖數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行分析。在對(duì)該工程的1101工作面進(jìn)行電磁輻射監(jiān)測(cè)之前進(jìn)行檢測(cè)，其強(qiáng)度值已經(jīng)超過(guò)平均值或者接近強(qiáng)度臨界值，即電磁輻射強(qiáng)度臨界值為65mV，脈沖臨界值為75mV，并進(jìn)行了多次的媒炮。在之后的一天，對(duì)該區(qū)域進(jìn)行了的爆破卸壓，其媒炮不僅降低，強(qiáng)度和脈沖密度等都降到了臨界值以下，沖擊危險(xiǎn)有所減緩。

沖擊危險(xiǎn)有所減緩，爆破卸壓的效果良好的過(guò)程為：爆破卸壓能夠釋放一定的能量，遵循爆破工藝和找出引發(fā)沖擊礦壓的干擾因素能夠大大降低電磁輻射值和脈沖數(shù)值等，在將其降到臨界值以下后，能夠使應(yīng)力得到有所緩解，圍巖荷載也發(fā)生了較大變化，脈沖數(shù)的降低，變形情況和沖擊危險(xiǎn)也被停滯，爆破卸壓能夠取得更好的效果。究其原因，電磁輻射和檢測(cè)的指標(biāo)能夠?qū)γ綆r層的破壞程度或者彈性能分布的情況等進(jìn)行充分的反映，工作人員能夠根據(jù)這些數(shù)據(jù)制定合理的爆破參數(shù)，使得炸藥在發(fā)生爆炸之后能夠形成彈性波，保障其能夠朝著合理的方向進(jìn)行傳播，炸藥爆炸之后還會(huì)形成較大的應(yīng)力，在對(duì)開(kāi)采后的形成的應(yīng)力進(jìn)行疊加后，能夠產(chǎn)生沖擊礦壓或者使得圍巖破壞卸壓，進(jìn)而使得聚集在媒巖體內(nèi)的彈性能有所釋放，在振動(dòng)的作用下使得卸壓爆破的效果更加顯著。

3 結(jié)論

由此可見(jiàn)，復(fù)合爆破卸壓技術(shù)能夠有效的降低沖擊危險(xiǎn)區(qū)域所產(chǎn)生的應(yīng)力。因此，在采用這種技術(shù)時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格把握裝藥量和爆破卸壓的工藝等，以根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和要求等施工，從而使裝藥的方式或者起爆的流程等符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求時(shí)能夠大大提高符合爆破卸壓技術(shù)的應(yīng)用效果。