深孔爆破卸压防治冲击地压技术

深孔爆破卸压防治冲击地压技术

作者：刘跃

来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第09期

摘要：厚层坚硬顶板是煤层发生冲击地压的一个重要影响因素，对于坚硬不易冒落顶板采用深孔断顶爆破方法，可有效对顶板应力集中和积聚的大量弹性能进行有效释放，并能改变顶板的蓄能结构。尤其在薄煤层冲击地压的防治工作中是一种有效的治理手段。本文分析了深孔爆破卸压防治冲击地压技术。

关键词：深孔爆破；卸压防治冲击地压；技术

该区域受超前支承压力、工作面采空区侧向悬顶及构造应力影响，利用钻屑法监测辅顺超前60m范围内实体煤帮应力异常集中，发现危险后立即集中对超前100m范围内实体煤帮采取常规的帮部卸压爆破后，经效果检验，冲击地压危险仍然没有解除。

1深基本原理

造成大面积来压和冲击地压的主要原因是由于顶板坚固难冒，煤层也很坚硬，形成顶板一底板一煤体三者组合的刚度很高的承载体系。其具有聚集大量性能的条件，一旦承载系统中岩体载荷超过其强度，就发生剧烈破坏和冒落，瞬时释放出大量的弹性能，造成冲击、震动和暴风。岩石越坚硬，刚度越大，塑性越小，相对脆性就高，破坏时间短促，大面积顶板来压的危险性就大。针对这一现象，可以通过在顶板顺槽对顶板进行爆破，人为的切断顶板，进而促使采空区顶板冒落，削弱采空区与待采区之间的顶板连续性，减小顶板来压时的强度和冲击性。此外，爆破可以改变顶板的力学特性，释放顶板所集聚的能量，从而达到防治冲击地压的目的。

2深孔爆破卸压防治冲击地压技术

2.1卸压实施方案

一是孔深及装药参数。实施煤帮深孔卸压爆破，钻孔深度应达到支承压力峰值区。装药位置越靠近峰值区，炸药威力越大，爆破效果越好。深孔卸压爆破不装药部分需填满粘土炮泥，其深度不仅要保证爆破不破坏围岩，同时使靠近巷帮的煤体免受支承压力作用；二是炮眼间距。炸药爆炸后，从爆源向外依次形成压碎区、破裂区和震动区。计算爆破作用下产生的破裂区范围，可以确定合理的炮孔间距。由于爆破是在无自由面情况下进行的，不耦合装药时，可以按爆炸应力波计算单孔卸压爆破的破裂区范围。装药爆破后作用于孔壁上的径向应力峰值，膨胀作用。为确保爆破卸压效果更明显，炮眼间距一律取3—5m。

2.2现场冲击危险性监测

首先根据综合指数法和数值模拟方法分析地质和开采条件，划分出冲击地压危险区域及重点监测区域，实现冲击地压的早期预测。在早期预测的基础上，采用微震法对矿井冲击地压的危险性进行区域监测和预测。由于冲击地压的随机性、突发性和破坏形式的多样性，单凭一种方法预测是不全面的，对于冲击危险区域，还必须综合采用微震法和电磁辐射法，进行局部预测；对于局部预测的危险区域，采用钻屑法进行预测验证。综合评价冲击地压危险等级，并对冲击危险区域采用强度弱化减冲技术进行治理：一是首先采用综合指数法和数值模拟方法计算回采工作面和掘进巷道的冲击危险性指数，划定危险区域，并根据各区域的冲击危险性指数采取相应的防冲对策；二是冲击危险区域确定后，根据微震台网的布置原则，进行微震台站的优化布置，对危险区域形成包络，以此提高危险区域震源的定位精度和监测效果。反过来，利用微震系统监测危险区域内的震动集中区域（局部危险区域），确定冲击危险性监测的位置。在采掘过程中，可根据监测结果对微震台站位置和冲击危险区域进行相应调整，两者相辅相成；三是对确定的危险区域，采用微震监测法判定区域内的震源活动趋势，主要体现在震源能量、震源分布和震动次数指标上。根据以上指标的变化趋势，并结合电磁辐射和钻屑法近期监测的结果，综合判定区域内的冲击危险性状态；四是当区域内有冲击危险时，加大冲击危险解危力度，主要是通过巷帮煤体卸压爆破来进行，注水和顶板深孔爆破工作则作为一个长期的工作持续进行，对治理后的效果要进行监测。如果仍然具有危险，应持续进行卸压工作，直到危险解除；无危险时，工作面继续安全生产，每天仍进行冲击危险性监测工作。

2.3注意事项

一是爆破所用的雷管、炸药必须是煤矿安全型的，严禁使用外皮受损、受潮的雷管和过期变质的炸药。爆破母线必须符合标准。爆破母线和连接线、电雷管脚线和连接线、脚线和脚线之间的接头必须相互扭紧并悬空。爆破警戒：距离爆破地点150m以外。放炮前、后，对爆破地点及前后30m范围进行洒水降尘；二是放炮前，放炮母线、雷管脚线连接线必须扭结成短路。放炮后至少等30min，待炮烟吹净后，由放炮员和班组长进入现场，认真检查爆破情况和支护情况。发现问题及时处理，处理不了的应立即汇报；三是风钻操作安全注意事项：①打眼时禁止戴手套，工作服袖口必须扎紧，衣领、衣角系好，以免被钻杆缠住；②打眼时要匀速推进，不要用力过猛。防止断钎伤人，禁止过负荷运转；③严禁用手直接扶托钎杆，打眼时钻孔正下方严禁有人；④钻眼前打钻工应检查所有连接销是否插接到位，确认安全插接后方可开钻；⑤钻机运转时，发现启动困难或有异响以及其他故障时，应停止钻进，进行维修；⑥钻机不用时应放回指定地点。

采取帮部深孔卸压爆破后，实体煤侧应力峰值向煤体深部发生转移，采用此种深孔爆破卸压技术动态进行提前处理后，冲击地压的危险性明显降低，效果显著，实现了工作面安全回采。

参考文献：

[1]齐庆新.冲击地压理论与技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2015.

[2]窦林名，何学秋.冲击地压防治理论与技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2015.

[3]钱鸣高，缪协兴，许家林，等.岩层控制的关键层理论[M].徐州：中国矿业大学出版社，2015.