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1、济三煤矿深孔卸压爆破技术理论与实践陈学华1，卢甲斌 1,冷杰宣1（1辽宁工程技术大学，辽宁 阜新 123000）摘要:本文通过对济三煤矿冲击地压的防治, 介绍了爆破卸压工艺, 并对深孔卸压爆破效果进行了分析。通过采取不同的方法进行比较，取得了良好的效果。实践证明, 深孔卸压爆破可有效地减缓煤岩体应力集中。提出了一些需要改进的细节，为其他类似条件矿井提供借鉴。关键词:防治,卸压爆破，冲击地压The theory and practice of Deep-hole blasting relief on Dongtan coal mineLuJiaBin1,ChenXueHua1,LengJieXu
2、an1（1Liaoning Technical University,Fuxin,123000,China;)Abstract: This article introduce the technology of blasting pressure relief and analysis the Deep-hole blasting and the effect of pressure relief by the prevention of rockburst on Dongtan coal coal mine. Comparing of different methods, we have a
3、chieved good results. It has proved that Deep-hole blasting relief to be effective in slowing coal rock stress concentration. We make a number of details need to be improved, in order to provide other similar conditions from the mine.Key words: combat, explosion pressure relief, rockburst.0 概述冲击地压是矿
4、山压力的一种特殊显现形式，是井巷或采场周围岩体在力学平衡状态破坏时，由于弹性变形能突然释放而产生的急剧、猛烈的动力现象。它也是煤矿井下复杂动力现象之一。随着开采深度的增加, 煤矿发生冲击地压的危险越来越大, 已成为我国部分矿区严重威胁矿井安全生产的主要灾害。为将冲击地压的危害降到最低限度, 兖州济三煤矿基于冲击地压综合预测预报, 研究采用卸压爆破技术控制冲击地压的机理, 并进行了现场试验。通过对多种卸压爆破技术的理论与实践分析，得出适合该矿卸压解危措施。达到控制冲击地压的发生, 实现煤矿安全生产的目的。1 工作面概况6303工作面位于济三煤矿六采区中部，工作面自北向南推进，推进长度2057.8
5、m, 工作面长239.8m，工作面标高-640-690m。工作面所采煤层为山西组煤3下，煤层厚度变化大，厚度2.86.8m，平均厚度4.75m。老顶为灰绿-灰白色中砂岩，致密坚硬，f=810,厚度7.8327.45m，平均20.51m。工作面上揭露5条断层，落差分别为2m、1.5m、2m、1.8m,走向多为北西-南东，工作面胶顺煤厚4.5m，辅顺煤厚3米。煤层顶板为灰白色中砂岩，厚10.25m，底板为0.25m厚的泥岩，其下为深灰-灰色细砂岩，厚3.2m。6303工作面于2004年2月份开始回采，到11月30日，工作面推进1310.7米（辅顺），截止到2005年2月28日，回采期间共发生5次冲
6、击。2 防治措施（1）煤体深孔卸压爆破技术根据目前现场实施的煤体卸压措施来看，兖州矿区适宜的钻孔卸压参数为：钻孔间距35m，视煤体应力集中程度及冲击危险程度而定；钻孔深度为710m，视煤层厚度而定（图21）。钻孔设备一般为煤电钻或风动钻机，钻头直径为42mm，用插接麻花钻孔。采用矿用许可炸药，用非金属材料捆扎或用塑料被筒装药，用多雷管（或雷管加导爆索）起爆，一般采用正向装药，装药长度不超过钻孔深度一半（图22）。该方法在我国所有的冲击地压矿区都得到应用，是较为实用的措施。该方法简便易行，爆破时人员远离危险地点，比较安全；钻孔间距及装药量也可适当控制，比较可靠。 图21 卸压钻孔布置示意图图22
7、 煤体深孔卸压爆破钻孔布置示意图1炮泥；2钻孔；3药卷；4导爆索；5雷管；6引爆线。该方法的不足之处是卸载范围不易掌握，卸载效果不能持久。按目前的装药的方法，装药量偏少（现为0.6Kg/m），合理装药量为1Kg/m左右。为达到这一装药量，提高爆破效果，需要改进爆破技术。（2）顶板深孔爆破技术顶板深孔爆破就是在沿空顺槽内向采空区方向处的巷道上方顶板采用锚杆钻机打一定深度的钻孔，并在孔内装炸药进行爆破，将顶板破断，降低顶板整体强度，释放因应力集中而产生的能量，减少顶板由于采动影响和时间效应而产生的断裂对煤层和支架的冲击振动。炮眼眼口距采空区侧煤壁300mm，与顶板成75度夹角朝向采空区，眼深131
8、5m，孔径34mm，间距5m，单排布置（图23）。炮孔装药长度810m，剩余长度全部用炮泥封严封实，药卷直径28mm，每孔均匀布置3个同段号电雷管，每次同时起爆5孔。图23 顶板深孔爆破炮眼布置示意图通过爆破，在顶板内形成裂隙，降低顶板整体强度，降低能量的聚集，并释放部分能量，减少顶板由于采动影响和时间效应而产生的断裂对煤层和支架的冲击振动。由于炮眼直径较小、装药量有限，所以爆破效果受到一定的限制。（3）超深钻孔坚硬顶板断裂爆破技术采用MK-3型全液压钻机，钻孔直径为75mm；用BCJ-5型装药车，采用压风机械化乳化炸药现场混装技术；用ZQF-1型压风封孔器进行压风喷泥封孔。结合金属矿常用的扇
9、形中深孔爆破技术经验，向沿空巷道上方布置深度分别为1932m的钻孔，钻孔数量为10个左右，呈扇形布置（图24，表21）。图24 顶板超深钻孔坚硬顶板断裂钻孔布置图表21 煤层强度炮眼布置及装药参数炮孔编号炮孔深度（米）炮孔角度（）装药长度（米）单孔装药量(Kg)封泥长度(米)连线方式雷管段数1191327.4 3711.6 孔内并联孔间串联3224.512212.4 6212.1 3331.911522.3 1129.6 3432.210920.9 10511.3 3531.210322.3 1128.9 3630.79619.9 10010.8 37329021.9 11010.1 3830
10、.78419.9 10010.8 3921.87513.0 658.8 3通过深孔爆破预裂顶板技术可以提前预裂煤层上方厚层坚硬砂岩顶板，使其降低强度、减小跨落步距；可以提前释放老顶岩层蓄积的部分弹性能，降低应力集中程度；操作适当能有效地保证破坏顶板的整体性。(4)大直径超深钻孔煤体预裂爆破技术该技术在高瓦斯矿区用于强化抽放瓦斯，在工作面进行深孔控制预裂爆破强化抽放，工艺简单，效果显著，目前已在全国推广应用，该方法优于松动爆破、水力割缝、水力压裂等措施。该方法可以应用于冲击及矿震危险的治理。图25 深孔预裂爆破作用原理图深孔控制预裂爆破不同于普通卸压爆破，深孔控制预裂爆破的目的是为了增加煤体的裂
11、隙数量和长度，不仅可在相邻孔间连线方向形成贯通裂隙，而且还可在其它方向产生较多的裂隙，使煤体内形成以炮孔为中心相互连通的裂隙网（图25）。这样可以大大提高煤体透气性，从而提高瓦斯的抽放率，也可有效降低煤体的强度。钻头采用75mm或94mm三翼合金片钻头，采用风力排屑干式钻进法。炸药选用三级煤矿许用型水胶炸药，采用了可连接式塑料被筒装药方案。钻孔深度为80100m，爆破孔间距为10m（图26），中间加打控制孔。图26 深孔预裂爆破炮眼装药结构图该方法装药量大，钻孔深度大，所以对煤体预裂的效果较好。根据实际条件，对该方法进行改进，选用不同直径、不同深度的钻孔，就能在煤帮形成深度较大的保护带，有效地
12、控制煤帮冲击现象的发生。3 实践总结通过对兖州济三煤矿冲击地压防治研究，采取深孔卸压爆破技术，取得了良好的实验效果，得出如下结论：(1) 煤体深孔卸压爆破应用简便、灵活，是一种普遍适用的措施，其技术关键是掌握好炸药量及封孔质量。(2) 大直径钻孔卸压解危效果明显、持久，在各种条件下应用方便，尤其是在高应力煤柱区里卸压效果好，对煤岩体扰动小，安全可靠。(3) 处理坚硬顶板是所有解危措施中的一项根本性措施，也是在具有强冲击危险条件下治理顶板应力集中型和震动应力释放型冲击地压最有效的措施。(4) 通过分析可知, 煤层深孔卸压爆破可用爆破减缓其应力集中程度, 达到卸压解危的目的。而顶板深孔卸压爆破用爆
13、破改变爆破区域顶板物理力学性质, 破坏顶板的完整性, 释放顶板内积聚的大量弯曲弹性能, 可缩短顶板破断步距, 降低冲击的危险。(5) 通过现场试验可知, 深孔卸压爆破是控制冲击地压的有效手段, 降低了冲击危险的强度和频率, 避免了破坏性冲击地压灾害的发生, 取得了较好的效果。参考文献1 陈学华. 兖州矿区深部开采煤巷围岩冲击动力破坏机理及控制技术研究J. 中国矿业大学,2007.2 石长生. 卸压钻孔在防治冲击地压区的实践 J .能源技术与管理,2007,1:20213 康红谱. 岩巷卸压法的研究与应用 J . 煤炭科学技术, 1994,22 (5) : 14164 朱本杰,赵玉胜,陈立高,刘学化. 三河尖矿9202工作面冲击地压动态防治实践J. 能源技术与管理, 2005,1 :36-38.第一作者简介：卢甲斌（1983-）, 男，汉族，辽宁省瓦房店人，2010年毕业于辽宁工程技术大学研究生学院，采矿工程专业，现就职于铁法能源公司小青煤矿。E-mail： Tel：13470128398。
