煤矿防治冲击地压中复合爆破卸压技术的应用

2020-12-12周通陈康张智齐

缔客世界 2020年1期

周通陈康张智齐

（山东裕隆矿业集团有限公司单家村煤矿山东曲阜 273100）

引言

随着我国经济的高速发展，人们对于煤矿的需求越来越大，矿井的开采也逐渐向深部开采，但是这一开采的趋势使得矿井存在着较大的安全隐患，特别是冲压地压灾害成为影响矿井安全最为显著的原因[1-2]。爆破卸压技术对治理矿井冲击地压有一定的解危作用，其被广泛应用至煤矿防治矿井冲击低压过程中。而由于煤矿使用情况的不同，该技术在应用时会受到参数设计或者地质等方面的因素，其应用的效果并不显著，应力很难得到全面的释放。如：爆破后孔口会形成喇叭口或者形成新的高应力[3]。因此，采用复合爆破卸压技术刻不容缓，能够为冲击地压矿井安全或者正常的生产工作提供技术上的支撑。

1 复合爆破卸压技术原理及适用条件

1.1 技术原理

煤矿在爆破后会产生中度、高度等不同程度的冲击地压，在产生集中的高应力后会形成一定的危险性，并对这些危险性应力进行卸压后能够减少危险的发生。因此这一过程被称之为爆破卸压。煤层卸压的爆破过程是对媒岩层内部进行的爆破，媒岩层内部的岩体在受到爆破的作用和受力下，进而使岩体深部产生孔隙或者裂缝。这些孔隙或者裂缝的发生会使周围媒岩体的弹性模量不断降低，媒岩体的强度也会受到一定的影响，使得内部所储藏的弹性性能降低，使得冲击地压所产生的力学因素和能量因素等都会有所缓解，甚至消除。因此采用钻孔爆破卸压能够达到一定的消除冲击危险的作用。例如：媒岩层内部形成的卸压区，能够将媒岩层所需的支承压力的峰值进行转移，即峰值能够不断的向煤炭层的深处发生移动，这能够对媒岩体内所储藏的弹性能等进行释放，从而使得冲击危险等得到一定的削弱和消除，化解整个煤矿开采工程的危机[4-5]。

1.2 适用条件

爆破具有稳定性差的特征，应力转移过程中很容易发生冲击地压的事故。例如：在爆破卸压的过程中为了不使支护结构受到破坏，其适用于低应力区的高应力点。又如：媒层较为坚硬，适用于较大的应力；高瓦斯矿井中应用此技术需要引起重视，以减少危险的发生。

2 爆破卸压工程实践

2.1 工程概况

店村煤矿层的埋深深度为500～1100m，其埋深深度的加大，使其产生的冲击危险也越来越大。对于1101工作面在开采过程中具有较大的高冲击危险性。煤层的倾角为11°，煤层的厚度在1.9～12.9m，砾岩处于基本顶层，其平均厚度为25.1m；泥岩处于直接顶，其平均厚度为27m；砂质泥岩处于直接底，其平均厚度为14.6m。

2.2 爆破参数

本工程主要采用电磁辐射进行监测，回采巷道两侧与工作面前方输送巷道上侧距离为4m，孔深为15m，孔径为75mm。回风巷下孔方向距底板11～16m，距底板0.4m，垂直煤壁为单排布置。输送风道和回风风道下的孔方向距底板10～15m，距底板0.4m。每孔装药3kg，泥封长6.7m，反向装药串联，两个雷管(眼内1个雷管，眼内1个雷管)起爆。雷管是同一位置的毫秒延时电雷管，炸药是硝胺炸药。三到五个洞同时引爆，一个装药，一个引爆。

2.3 爆破工艺

2.3.1 钻孔

根据设计爆破参数情况来看，对于工作面前方的200m范围之内，采用媒电钻工具进行钻孔，其钻孔的方向为沿着煤层方向进行的钻孔，孔深的深度为16m。

2.3.2 装药

本工程主要采用反向装药的原理，在对准备好的炸药或者安装的雷管等推入到钻好的孔中。

2.3.3 封孔

在封孔的过程中需要根据一定的规范要求，采用封炮泥将钻孔的剩余部分长度进行密封。

2.3.4 起爆

起爆过程为：引线链接到母线上-母线延伸后接到起爆器中-合上引爆器自动按开关-引爆过程-卸压爆破装药。

2.4 效果检验

电磁辐射在检验爆破过程中需要对媒岩体的受载程度或者媒岩体破裂变形的次数等进行检验，其主要通过强度或者脉冲数等指标进行分析。在对该工程的1101工作面进行电磁辐射监测之前进行检测，其强度值已经超过平均值或者接近强度临界值，即电磁辐射强度临界值为65mV，脉冲临界值为75mV，并进行了多次的媒炮。在之后的一天，对该区域进行了的爆破卸压，其媒炮不仅降低，强度和脉冲密度等都降到了临界值以下，冲击危险有所减缓。

冲击危险有所减缓，爆破卸压的效果良好的过程为：爆破卸压能够释放一定的能量，遵循爆破工艺和找出引发冲击矿压的干扰因素能够大大降低电磁辐射值和脉冲数值等，在将其降到临界值以下后，能够使应力得到有所缓解，围岩荷载也发生了较大变化，脉冲数的降低，变形情况和冲击危险也被停滞，爆破卸压能够取得更好的效果。究其原因，电磁辐射和检测的指标能够对媒岩层的破坏程度或者弹性能分布的情况等进行充分的反映，工作人员能够根据这些数据制定合理的爆破参数，使得炸药在发生爆炸之后能够形成弹性波，保障其能够朝着合理的方向进行传播，炸药爆炸之后还会形成较大的应力，在对开采后的形成的应力进行叠加后，能够产生冲击矿压或者使得围岩破坏卸压，进而使得聚集在媒岩体内的弹性能有所释放，在振动的作用下使得卸压爆破的效果更加显著。