深孔爆破在煤礦砂巖頂板中的應用研究

李雪車

摘要：目前，關于堅硬頂板的具體處理方法主要包含： 深孔爆破弱化堅硬頂板技術、強制放頂技術、定向水力致裂技術以及注水弱化技術。和煤礦實際情況相結合，使用深孔爆破弱化堅硬頂板技術，可以提前的對方煤層頂板實施相應的爆破，從而在頂板當中實現預先制造弱結構面，對頂板的具體物理力學性質進行降低，這樣就可以阻止垮落現象的出現。

關鍵字：深孔爆破;煤礦;砂巖頂板;應用研究

引言

關于深部煤層的具體開采，厚硬頂板把支架壓死以及壓壞的情況是經常出現的，并且厚硬頂板具備：強度高，整體性好以及冒落困難等特點，如果不能對其進行及時的處理，非常容易出現大面積的懸頂情況，會發生垮落危險，因此，保障深孔預裂爆破技術的有效性是非常必要的。

1深孔爆破在煤礦砂巖頂板中的應用分析

1.1頂板深孔爆破預裂原理

1025工作面頂板深孔爆破預裂的理論依據為：利用深孔中預裝的炸藥爆炸時在其孔周圍產生的沖擊波、壓縮應力波和爆生氣體，它們共同作用在頂板巖體內而形成空腔、裂隙圈、壓縮圈以及震動區。裂隙圈在高壓爆生氣體的膨脹擠壓和回復，壓縮應力波壓縮及高溫等基礎上，非常容易出現較高的集中應力，如果應力集中和頂板巖石的具體應變強度相比較要大時，那么巖石的質點會出現位移，進而會出現縱橫交錯的裂隙。縱橫交錯的裂隙可以使得巖體的整體性得到減弱，巖體內的層理以及裂隙得到增加，進而會對巖體的整體性結構造成破壞，最終板順利垮落。

1.2爆破預裂孔參數的具體設計

關于1025工作面的爆破預裂孔在設計的過程中計劃共設計為45個孔，3個炮眼合為一組，大致為15組。預裂孔的設置在切眼內靠切眼后幫大致1.0～1.2m的范圍內（避開頂板錨桿以及錨索位置）。沿工作面開切眼方向的同一剖面之內，炮眼向機頭方向的大致傾角為34°，深度大致為25m，組內3個炮眼之間的間距大致為5m，相鄰炮眼的間距大致為10m。保障炮眼底部到達相應的砂巖上層，裝入藥卷個數需要按照炮眼在砂巖當中的具體長度而定。

1.3循環步距

在采區當中，關于所有的頂板部位都要實施相應的松動爆破，這樣就會使得巖石得到軟化，保障頂板以及工作面之間更好的配合，形成冒落的目標，但是這樣以來，就會使得工作量變得很大，成本也會比較高。因此，一定要確定比較適宜的循環步距，循環步距一定要比采場支架所承受的具體周期來壓步距小，保障堅硬頂板可以按照比較合適的循環步距實施有序的冒落。循環步距以及頂板當中裂縫發育的具體情況以及巖性及厚度等因素有著比較緊密的關系，需要對頂板來壓規律、砂巖的厚度以及巖石力學性質等進行詳細的研究，本次循環步距大致為20m。

1.4炮孔的具體角度

炮眼角度可以保障堅硬頂板爆破放頂高度以長度的具體參數，如果傾角比較大，那么就會使得爆破沿煤層傾向方向的爆破范圍逐漸的縮小，炮眼的數目也會增多，工作量就會增大;如果傾角過小，雖然可以使得煤層傾向的具體爆破范圍得到增大，但是裝藥位置以及頂板的距離就會減少，爆破之后可能會出現頂板過于破碎的情況，采煤時，相應的頂板就會非常難于管理，因此，一定要對炮眼角度進行合理的克制。炮眼角度以及炮眼深度、頂板處理高度、煤層傾角、頂板的距離以及炮眼開孔位置之間有非常大的關系。炮眼角度一般包含兩個方向角，即指的是側向工作面仰角以及水平角。如果對水平角進行設計，需要把炮眼長度以及仰角持續加大，鉆眼的定位相對來講比較的復雜，裝藥難度就會得到加大;除此之外，側向工作面的角度一般設置為10°～15°，這樣對放頂效果的影響就會比較小。因此當前大多數都會采用炮眼方向以及工作面之間平行，而對水平角不予以考慮。

2掘進中深孔爆破質量技術應用措施

2.1合理設置炮眼位置

掘進過程中的中深孔爆破施工技術質量會受到多方面因素的影響。其中，炮眼位置的設置，不僅影響施工質量，還直接決定著后期爆破施工的安全性。炮眼位置設計應考慮礦井的巖體特點以及斷面特點，結合施工單位的技術條件，對爆破作業面進行合理規劃，選擇出最佳的炮眼位置。然后根據前期測量和分析結果，確定炮眼深度參數。一般情況下，炮眼深度在2m～2.5m左右，從而使爆破效果最大化，降低材料用量以及排除碎石的難度。但是炮眼深度不能過大，否則會產生較強的破壞力，對礦井穩定性造成威脅。需要對炮眼深度進行精準控制，確保中深孔爆破施工能夠達到預期效果。此外，在炮眼設置過程中，還要重點加強對炮眼直徑的控制，在參考相關技術規范的基礎上，根據工程實際情況進行微調，從而優化爆破施工效果。總體而言，合理設置炮眼位置是爆破施工質量的前提保障，應嚴格遵守相關設計要求，做好設計審核及優化工作。

2.2掏槽和鉆孔施工技術

中深孔爆破掏槽施工可以采用直眼和斜眼混合施工方式，為爆破安全性提供保障。在這種掏槽施工方式下，可以使爆破能量較為均勻的擴散，能夠減少爆破次數、提升爆破施工效率。其中具有代表性的是三角柱掏槽方式，具有施工簡單、使用范圍廣的優點，是目前掘進中深孔爆破施工常用的技術方法。在鉆孔施工過程中，則采用自動化機械設備進行施工，按照預先設計的炮眼，精準控制鉆孔施工技術。但是客觀而言，目前鉆孔施工技術質量的整體水平仍然偏低，容易因技術質量控制不到位，影響后續爆破施工的進行。而且鉆孔施工方法不當，會增加碎石運輸量，進而導致施工成本的增加。因此，在掘進中深孔施工過程中，必須提高對鉆孔施工的重視。嚴格按照預先設計的位置及參數進行施工，確保施工機械設備選用的合理性。同時應加強現場施工監督，如果發現鉆孔偏差，應及時調整。此外，還要考慮爆破施工可能引起的炮眼堵塞問題，如果堵塞長度過大，會導致后續爆破能量出現損失，因此需要對炮眼堵塞問題進行及時處理。

2.3爆破施工技術

在爆破施工前，需要再次檢查掏槽及鉆孔施工質量，確認無誤后再實施爆破。首先應合理確定炸藥用量，炸藥用量過多或過少，都會影響爆破施工質量及安全性。中深孔爆破施工的炸藥用量主要與炸藥類型、威力、炮眼直徑和炮眼間距等有關。在施工過程中，應合理選擇炸藥類型，根據炮眼技術參數確定實際用量。在正式爆破前，還要進行技術試驗，對炸藥威力進行測試，取多次試驗結果的平均值，確定爆破威力，從而確保炸藥用量的合理性。另一方面，在爆破施工中還要合理確定最小抵抗力，即炸藥中心和自由面間的最小距離。最小抵抗力參數對于實際爆破效果有較大影響，若該參數設計不合理，會增加爆破難度，導致爆破沖擊余力較大，進而對設備安全性造成威脅。在最小抵抗力參數設置過程中，應根據巖石性質，同樣采取試驗的方法進行確定。此外，還需要合理選擇掘進中深孔爆破施工的起爆方式，一般采用反向起爆方式，通過將正向裝藥、反向裝藥方法相結合，提升爆破沖擊力及作用時間，從而有利于減少炸藥用量，降低施工成本。最終應確保炸藥用量、起爆方式、巖石硬度相互匹配，從而實現預期的爆破施工效果。

結語

總之，為了防止出現垮落情況，進而帶來較大的隱患，因此在布置深孔爆破預裂孔來實施破壞處理是非常重要的。現場實施爆破預裂技術的實驗，可以發現該技術具備較大的效果，這樣，頂板深孔爆破技術才可以得到比較合理化的應用。

參考文獻

[1]張書軍，楊勝利，王兆會，等.綜采工作面厚硬頂板預裂爆破技術研究[J].煤炭工程，2018（2）：10-15.

[2]李廷春，張浩，張治高，等.綜采工作面過大落差斷層深孔預裂爆破技術[J].煤炭學報，2019（1）：199-209.

[3]張越，李明澤.關于煤礦綜采工作面厚硬砂巖頂板深孔預裂爆破及礦壓顯現特征的研究[J].冶金與材料，2018（5）：29-30.