探究煤矿深孔预裂爆破技术应用

探究煤矿深孔预裂爆破技术应用
【摘要】为了解决比较厚的坚硬煤层在瓦斯突出方面与回收率比较低方面存在的问题，所以煤矿中采取了深孔预裂爆破来增加煤层的透气性，而且可以利用由于煤层的松动而造成的落煤量增加。

参照爆破的参数，从而确定裂隙的范围。

通过实践，可以看出煤层的回采率得到了提高，因此实验和理论是相一致的。

【关键词】煤矿；深孔预裂爆破；瓦斯
煤炭在我国分布广泛，而且贮藏量很丰富，具有复杂的地质情形，有的煤田有高的瓦斯含量，煤矿行业的发展需要确保煤矿安全开采，并且逐步对爆破理论进行完善。

深孔预裂爆破可以广泛使用在瓦斯抽采与放顶煤开采方面。

因为有的煤层的透气性比较差，在抽采的时候煤层内瓦斯无法顺畅流动。

深孔爆破技术可以增加煤层的透气性，降低瓦斯在开采过程中的涌出。

因为坚硬煤层的回采率是比较低的，所以应该通过爆破顶煤进行松动，从而提高回采率。

1 深孔预裂爆破的原理和作用
因为深孔预裂爆破和一般的预裂爆破不同。

第一，爆破的目的是不一样的。

深孔预裂爆破是为了确保在煤体内产生裂隙，从而提高密度，而一般的预裂爆破则是为了可以在空隙间产生贯通的裂隙，而且要求孔壁方向不可以有裂隙。

所以，当运用具体的爆破时，这二者是不一样的。

第二，装药的结构是不一样的。

深孔预裂爆破采取的是耦合装药，而一般爆破采取的是不耦合装药。

采用深孔预裂爆破是想要加大原来煤体的裂隙长度与范围，从而提高透气性，并且减低瓦斯阻力，以便在比较短的时间里，使瓦斯的抽放率得以提高。

深孔预裂爆破和普通的爆破是不一样的，其可以在爆破孔的周边扩大自由面和控制孔，这样不仅需要相邻孔之间连线的方向可以贯通裂缝，并且还需要在它的方向出现更多裂隙，从而让煤体的内部形成可以以炮孔作为中心的裂隙网互相连接。

采取深孔预裂爆破需要在工作之前提前交替布置好具有深度的控制孔与爆破孔，并且在卸压煤保护下，采取深孔炮眼预裂。

当中控制孔在爆破时，可以有调整爆破方向和补偿爆破空间裂缝的作用，最终产生卸压槽。

在爆破之后，爆破炮眼的周围，破裂和松动的煤体会产生卸压圈，导致煤层透气性提高，促使煤体的瓦斯排放变得缓慢，使得瓦斯的压力得到下降，含量得到减少，最终使得煤体更加坚固，并且可以消除因为煤质不均而导致的应力集中，以及因为地质构造而产生的应力过于集中，从而降低了瓦斯应力梯度，有助于防止煤和瓦斯突出问题的产生，为工作面回采创造了比较长的防护区。

此外，因为深孔预裂爆破增大了煤体裂隙，也就是说，使得煤体的透气性提高，工作前方瓦斯排放缓慢，一方面提高了瓦斯的抽采率，另一方面减少了瓦斯抽采所需的时间，最终提高了回采的速度。

在爆破之后，还可以保持导向孔基本完整，并且在导向孔和爆破孔当中形成
裂隙，这就达到了爆破的效果。

因为在爆破孔周围，地压是比较大的，那么就可以把炸药看成是在无限的煤层当中爆炸的，这就使得理论和数据得到了统一。

2 实验及其结果分析
本文以渭北燎原煤矿作为实验基地，就下面几个方面进行实验分析：
2.1 实验的条件
（1）爆破器材。

因为煤层当中的瓦斯含量比较高，随意选择三级许用水胶炸药，然后根据炮孔的具体情况，根据设计的尺寸来制作药卷，性能参数是药卷长度1米，而药卷直径是63毫米，爆速是3800m/s。

（2）煤矿概况。

该煤矿的11#综采煤层平均厚度12米，煤层是比较坚硬的，硬度系数是两到三，这不利于相关放顶开采。

这里瓦斯的压力是1.4MPa 。

这里煤的力学参数是：单轴抗压强度和抗拉强度是30与9.3M Pa。

2.2 实验的方案
想要减少瓦斯对于环境的损害，应该抽采瓦斯然后再进行利用。

为了确保最大限度来利用煤体中的瓦斯，进行工艺巷的挖掘，其和工作面可以平行并且连接机巷与风巷。

参照以往的经验，该煤矿深孔爆破想要得到最佳效果，直径范围是75到95毫米。

因为药卷直径是63毫米，应该想到不耦合装药过大将会引起炸药产生不完全爆炸，爆破孔直径是75毫米。

把煤的力学性参数与三级许用水胶炸药参数进行代入，然后算出这里裂隙半径。

因为在煤层当中，原来有损伤裂纹，并且为了帮助确保钻孔的参数，因此取爆破孔间距4米。

2.3 实验结果分析
煤矿瓦斯的抽排量增大，这说明在爆破之后，裂隙可以帮助瓦斯逸出。

因为爆破，裂隙范围增大，还增加了抽采范围。

每天平均推采进尺比以前增加，这说明爆破之后的工作面，瓦斯涌出比较少，煤体瓦斯的含量也极大地减少，确保了开采的安全；随着采煤量的增加，进尺单位采煤量也增加了。

因为爆破，煤层松动促使落煤量增加，从而达到了预裂爆破松动，最终使得回采率提高。

3 爆破工艺技术
一般情况下，深孔预裂爆破技术可以有下面几个步骤：
3.1 打钻
根据爆破方案的实际，在作业区当中，有着很多钻孔。

其数量有多少主要取决于需要一起爆破多少孔数。

通常情况下，会有5到10个。

当孔深有20到50米的时候，按照煤层的条件，还可以再加长，这里孔径是75毫米。

一旦在打孔
的时候碰到软煤，需要采取风力排粉的方法来确保孔形不变，以便装药进行爆破。

同时，还可以按照煤质的不同，来增大或者缩小钻孔。

3.2 装药
装药是深孔预裂爆破当中非常重要的一道工序，其质量好坏与否关系到整个爆破的结果。

普通装药方式不仅使得装药的时间变长，并且加大劳动强度，还比较可能出现断药的情况，如果连续使用耦合装药方式，那么爆破孔里面装50米深只需30多分钟，并且装药质量要高于普通，可以确保装药完全进行爆破。

3.3 封孔
封孔的质量可以影响爆破效果。

如果用黄泥来封孔，那么封堵不够结实，会出现很多问题。

想要保证不出现状况，应该把封孔的长度加长，确保爆孔可以缩短爆破的长度。

这样做，不仅确保了封孔的质量，而且使得长度与时间也减少了，从而使得劳动强度降低。

3.4 起爆
根据起爆的顺序，对起爆孔进行分组，就可以在煤的内部形成裂隙网，然后可以进行抽放和回采等一系列工作。

4 总结
通过理论分析与实践证明，我们可以看到，通过深孔预裂爆破技术，使得裂隙增多，原来的裂缝因此得以扩大，并且形成比较大规模的裂隙网，最终使得抽采量和煤层的透气性得以提高。

通过渭北燎原煤矿的实验，可以证明深孔爆破技术在治理瓦斯问题方面有着非常好的效果，对那些瓦斯含量高，透气性比较低的煤矿来说，有着很强的推广意义。

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