爆破卸压技术在冲击地压防治方面的应用

任军产

摘 要：文章通过对胡家河矿冲击地压的防治，介绍了顶板、帮部及底板爆破卸压工艺，并对卸压爆破效果进行了分析。实践证明，爆破卸压技术可有效地减缓巷道煤岩体应力集中，降低冲击地压造成的危害，为其他类似条件矿井提供借鉴。

关键词：防治；冲击地压；爆破卸压

引言

冲击地压是煤矿开采过程中，井巷和采场周围煤、岩体在一定高应力条件下释放变形能而产生的煤岩体突然破坏、垮落或抛出现象，并伴有巨大声响和岩体震动，经常造成支架折损、片帮冒顶、巷道堵塞、人员伤亡，对安全生产威胁巨大。为将冲击地压的危害降到最低限度，胡家河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。从而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

401102工作面是胡家河矿井在401盘区布置的第二个工作面，其井下具体位置为：北侧为五条大巷煤柱，南部为401采区与小庄井田的边界煤柱，西侧为已回采完的401101综采工作面，东侧为401103设计工作面（尚未掘进）。该工作面设计长度1650m，可采长度1495.5m，倾向长180m。该工作面为4号煤层，赋存稳定，厚度15～26.5m，平均厚度24m，上分层平均可采厚度13.5m。煤层埋深+613.8～+690.6m，底板标高+340～+355m。煤层顶板为较易冒落的粉砂岩、砂质泥岩，厚度16～40m，岩石饱和抗压强度为0.4～25.8MPa，底板则以灰～灰褐色铝质泥岩为主。

401102工作面于2014年4月份开始回采，到2015年2月8日，工作面推进近1200米，回采期间发生多次冲击地压。

2 冲击矿压防治技术

2.1 顶板深孔预裂爆破技术

顶板深孔预裂爆破，就是在沿回顺巷道向采空区方向处的巷道上方顶板采用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。

在回风巷顶板每5m布置两个钻孔，开口位置交错布置，西侧顶板预裂钻孔朝向401101采空区方向，中部顶板预裂钻孔朝向401102采空区方向，均与水平方向成75°夹角，眼深45m，孔径75mm，间距5m，双排布置（图1）。每孔装药40kg，装药长度20m（每节药卷用塑料被筒装药，直径60mm、长400mm、装药0.8kg），正向装药。利用两根煤矿许用导爆索将药卷连成两串，药卷上安装防下滑倒刺，利用炮棍将炸药分两次装入炮孔内，然后在孔口导爆索上各连一个雷管，采用“局部并联，总体串联”的方式进行，一个炮孔内雷管的联接。最后除装药段全部用炮泥封严封实，每次起爆1-2个孔，顶板预裂爆破卸压参数如表1所示。

通过顶板深孔预裂爆破技术，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；能有效地保证被破坏顶板的整体性。

该方法装药量大，钻孔深度大，且呈一条直线，所以对老顶预裂的效果较好。根据实际条件，对该方法进行改进，选用不同角度、不同深度的钻孔，就能在顶板形成深度较大的保护带，从而有效地控制顶板冲击现象的发生。

2.2 帮部煤体卸压爆破技术

根据目前现场实施的卸压措施，我矿现实施的帮部钻孔卸压参数为：钻孔间距5m，钻孔深度为10m。钻孔设备为ZYJ-500/180架柱式回转钻机，钻头直径为42mm，用插接麻花钻孔。采用矿用许可炸药，用雷管加导爆索方式起爆，一般采用正向装药，装药长度为3.3m。（如图2所示），帮部煤体爆破卸压参数如表2所示。

该方法操作简单，易实行，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。不足之处是卸载范围不易掌握，卸载效果不能持久。

2.3 底板爆破卸压技术

随着工作面的不断推进，巷道均会出现不同程度的底鼓现象，严重制约着工作面回采。为进一步防治底鼓，我矿结合自身实际，现实施的底板卸压技术为爆破卸压，底板爆破卸压参数如表3所示。

底板卸压孔开孔位置为回风巷底板中间处，方位角为180°朝向采空区，卸压爆破孔孔径75mm，采用煤矿许用三级乳化炸药，单孔装药量3kg，煤矿许用毫秒延期雷管引爆。钻孔间距5m，孔深10m，封孔深度5m，装药封孔完毕后每次起爆1-3个孔。爆破顺序从工作面侧开始沿巷道向外进行，以便使高应力区域向外转移，远离工作面。底板卸压爆破钻孔布置平剖面示意如图3所示。

通过采用巷道底板爆破卸压技术，实现破坏煤層底板积蓄能量的能力以及水平应力在底板中的传递，达到防治底鼓的目的。该方法的不足之处是由于煤体破碎，施工的钻孔容易塌孔，导致装药不便。为达到卸压效果，可以采用大孔径钻孔卸压配合爆破卸压技术，从而“缓解”巷道底鼓。

3 结束语

（1）断顶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。而顶板深孔预裂爆破是用爆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。

（2）帮部煤体卸压爆破操作简单、灵活，是一种普遍适用的措施，其技术关键是控制好炸药量及封孔质量。

（3）底板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。

（4）爆破卸压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

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