深孔爆破在煤矿砂岩顶板中的应用研究

李雪车

摘要：目前，关于坚硬顶板的具体处理方法主要包含： 深孔爆破弱化坚硬顶板技术、强制放顶技术、定向水力致裂技术以及注水弱化技术。和煤矿实际情况相结合，使用深孔爆破弱化坚硬顶板技术，可以提前的对方煤层顶板实施相应的爆破，从而在顶板当中实现预先制造弱结构面，对顶板的具体物理力学性质进行降低，这样就可以阻止垮落现象的出现。

关键字：深孔爆破;煤矿;砂岩顶板;应用研究

引言

关于深部煤层的具体开采，厚硬顶板把支架压死以及压坏的情况是经常出现的，并且厚硬顶板具备：强度高，整体性好以及冒落困难等特点，如果不能对其进行及时的处理，非常容易出现大面积的悬顶情况，会发生垮落危险，因此，保障深孔预裂爆破技术的有效性是非常必要的。

1深孔爆破在煤矿砂岩顶板中的应用分析

1.1顶板深孔爆破预裂原理

1025工作面顶板深孔爆破预裂的理论依据为：利用深孔中预装的炸药爆炸时在其孔周围产生的冲击波、压缩应力波和爆生气体，它们共同作用在顶板岩体内而形成空腔、裂隙圈、压缩圈以及震动区。裂隙圈在高压爆生气体的膨胀挤压和回复，压缩应力波压缩及高温等基础上，非常容易出现较高的集中应力，如果应力集中和顶板岩石的具体应变强度相比较要大时，那么岩石的质点会出现位移，进而会出现纵横交错的裂隙。纵横交错的裂隙可以使得岩体的整体性得到减弱，岩体内的层理以及裂隙得到增加，进而会对岩体的整体性结构造成破坏，最终板顺利垮落。

1.2爆破预裂孔参数的具体设计

关于1025工作面的爆破预裂孔在设计的过程中计划共设计为45个孔，3个炮眼合为一组，大致为15组。预裂孔的设置在切眼内靠切眼后帮大致1.0～1.2m的范围内（避开顶板锚杆以及锚索位置）。沿工作面开切眼方向的同一剖面之内，炮眼向机头方向的大致倾角为34°，深度大致为25m，组内3个炮眼之间的间距大致为5m，相邻炮眼的间距大致为10m。保障炮眼底部到达相应的砂岩上层，装入药卷个数需要按照炮眼在砂岩当中的具体长度而定。

1.3循环步距

在采区当中，关于所有的顶板部位都要实施相应的松动爆破，这样就会使得岩石得到软化，保障顶板以及工作面之间更好的配合，形成冒落的目标，但是这样以来，就会使得工作量变得很大，成本也会比较高。因此，一定要确定比较适宜的循环步距，循环步距一定要比采场支架所承受的具体周期来压步距小，保障坚硬顶板可以按照比较合适的循环步距实施有序的冒落。循环步距以及顶板当中裂缝发育的具体情况以及岩性及厚度等因素有着比较紧密的关系，需要对顶板来压规律、砂岩的厚度以及岩石力学性质等进行详细的研究，本次循环步距大致为20m。

1.4炮孔的具體角度

炮眼角度可以保障坚硬顶板爆破放顶高度以长度的具体参数，如果倾角比较大，那么就会使得爆破沿煤层倾向方向的爆破范围逐渐的缩小，炮眼的数目也会增多，工作量就会增大;如果倾角过小，虽然可以使得煤层倾向的具体爆破范围得到增大，但是装药位置以及顶板的距离就会减少，爆破之后可能会出现顶板过于破碎的情况，采煤时，相应的顶板就会非常难于管理，因此，一定要对炮眼角度进行合理的克制。炮眼角度以及炮眼深度、顶板处理高度、煤层倾角、顶板的距离以及炮眼开孔位置之间有非常大的关系。炮眼角度一般包含两个方向角，即指的是侧向工作面仰角以及水平角。如果对水平角进行设计，需要把炮眼长度以及仰角持续加大，钻眼的定位相对来讲比较的复杂，装药难度就会得到加大;除此之外，侧向工作面的角度一般设置为10°～15°，这样对放顶效果的影响就会比较小。因此当前大多数都会采用炮眼方向以及工作面之间平行，而对水平角不予以考虑。

2掘进中深孔爆破质量技术应用措施

2.1合理设置炮眼位置

掘进过程中的中深孔爆破施工技术质量会受到多方面因素的影响。其中，炮眼位置的设置，不仅影响施工质量，还直接决定着后期爆破施工的安全性。炮眼位置设计应考虑矿井的岩体特点以及断面特点，结合施工单位的技术条件，对爆破作业面进行合理规划，选择出最佳的炮眼位置。然后根据前期测量和分析结果，确定炮眼深度参数。一般情况下，炮眼深度在2m～2.5m左右，从而使爆破效果最大化，降低材料用量以及排除碎石的难度。但是炮眼深度不能过大，否则会产生较强的破坏力，对矿井稳定性造成威胁。需要对炮眼深度进行精准控制，确保中深孔爆破施工能够达到预期效果。此外，在炮眼设置过程中，还要重点加强对炮眼直径的控制，在参考相关技术规范的基础上，根据工程实际情况进行微调，从而优化爆破施工效果。总体而言，合理设置炮眼位置是爆破施工质量的前提保障，应严格遵守相关设计要求，做好设计审核及优化工作。

2.2掏槽和钻孔施工技术

中深孔爆破掏槽施工可以采用直眼和斜眼混合施工方式，为爆破安全性提供保障。在这种掏槽施工方式下，可以使爆破能量较为均匀的扩散，能够减少爆破次数、提升爆破施工效率。其中具有代表性的是三角柱掏槽方式，具有施工简单、使用范围广的优点，是目前掘进中深孔爆破施工常用的技术方法。在钻孔施工过程中，则采用自动化机械设备进行施工，按照预先设计的炮眼，精准控制钻孔施工技术。但是客观而言，目前钻孔施工技术质量的整体水平仍然偏低，容易因技术质量控制不到位，影响后续爆破施工的进行。而且钻孔施工方法不当，会增加碎石运输量，进而导致施工成本的增加。因此，在掘进中深孔施工过程中，必须提高对钻孔施工的重视。严格按照预先设计的位置及参数进行施工，确保施工机械设备选用的合理性。同时应加强现场施工监督，如果发现钻孔偏差，应及时调整。此外，还要考虑爆破施工可能引起的炮眼堵塞问题，如果堵塞长度过大，会导致后续爆破能量出现损失，因此需要对炮眼堵塞问题进行及时处理。

2.3爆破施工技术

在爆破施工前，需要再次检查掏槽及钻孔施工质量，确认无误后再实施爆破。首先应合理确定炸药用量，炸药用量过多或过少，都会影响爆破施工质量及安全性。中深孔爆破施工的炸药用量主要与炸药类型、威力、炮眼直径和炮眼间距等有关。在施工过程中，应合理选择炸药类型，根据炮眼技术参数确定实际用量。在正式爆破前，还要进行技术试验，对炸药威力进行测试，取多次试验结果的平均值，确定爆破威力，从而确保炸药用量的合理性。另一方面，在爆破施工中还要合理确定最小抵抗力，即炸药中心和自由面间的最小距离。最小抵抗力参数对于实际爆破效果有较大影响，若该参数设计不合理，会增加爆破难度，导致爆破冲击余力较大，进而对设备安全性造成威胁。在最小抵抗力参数设置过程中，应根据岩石性质，同样采取试验的方法进行确定。此外，还需要合理选择掘进中深孔爆破施工的起爆方式，一般采用反向起爆方式，通过将正向装药、反向装药方法相结合，提升爆破冲击力及作用时间，从而有利于减少炸药用量，降低施工成本。最终应确保炸药用量、起爆方式、岩石硬度相互匹配，从而实现预期的爆破施工效果。

结语

总之，为了防止出现垮落情况，进而带来较大的隐患，因此在布置深孔爆破预裂孔来实施破坏处理是非常重要的。现场实施爆破预裂技术的实验，可以发现该技术具备较大的效果，这样，顶板深孔爆破技术才可以得到比较合理化的应用。

参考文献

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