深孔预裂爆破技术在煤矿生产中的应用

赤峪煤矿C1201工作面深孔预裂爆破强化增透抽采应用研究针对我国深部煤层开采存在着的瓦斯压力大、煤层透气性差以及瓦斯抽采困难的难题,以赤峪煤矿C1201工作面区域作为试验区域,采用深孔预裂爆破技术对煤层进行卸压增透。

通过对国内外深孔爆破强化增透技术和机理的总结,以理论研究为基础,结合相似模拟试验的结果,将深孔预裂爆破试验方案应用于赤峪煤矿C1201工作面。

最后通过考察赤峪煤矿C1201工作面实测瓦斯抽采数据,对深孔预裂爆破强化增透抽采技术在低透气性高瓦斯煤层中的适用效果进行了系统研究。

本文主要完成了以下工作:首先通过对煤层瓦斯赋存和流动理论的分析总结,得出影响煤体吸附性能的因素有煤体本身性质、瓦斯特性以及外界因素,并对含瓦斯煤体的特性进行了分析总结。

之后通过总结国内外研究现状,从理论层面上分析了深孔预裂爆破卸压增透的作用机理,探讨了爆炸冲击波、应力波、爆生气体、瓦斯压力以及控制孔的作用机理。

总结得出:爆炸冲击波作用于煤体形成粉碎区并衰减为应力波,应力波作用于煤体产生大量的裂隙,遇到自由面反射拉伸进一步扩展裂隙,并在爆生气体和瓦斯压力的共同作用之下,裂隙发育的更加丰富,形成了裂隙圈;其次,在相似理论的指导下,根据原始煤岩的力学参数确定配比材料和方案。

通过超动态应变仪和网络并行电法仪多手段检测模型裂隙发展规律。

试验结果表明:炸药在煤岩交界处爆炸后,煤体在冲击波的作用下先受压、后受拉,并且随着传播距离的增大,冲击波的能量不断衰减。

通过网络并行电法仪测量结果可以得知爆破后的模型电阻率急剧升高,表明煤体内部的通电道路被截断、阻隔,侧面反映裂隙在煤体内部发育良好,煤层透气性明显改善。

同时确定了爆破的松动范围为4.5m。

最后,根据赤峪煤矿C1201工作面实时测量的数据可以看出,深孔预裂爆破后的瓦斯抽采浓度是之前的1.9～3.2倍,瓦斯抽采流量为之前的1.4～2.6倍,且有效松动半径为4.5m,表明深孔预裂爆破有效的改善了煤层透气性差、瓦斯抽采困难的局面,值得推广使用。

A c a d e m i c F o r u m / 学术论坛工程爆破技术在矿山幵采中的应用杨云龙(天津矿山工程有限公司，天津301900)摘要：我国自改革开放以来，采矿行业产生了翻天覆地的变化。

采矿行业作为国家发展和社会经济进步的关键，受到社会 各界人士的广泛关注。

同时，科研领域也正在加快脚步研发新的技术应用于矿山开采事业中。

文章主要是研究工程爆破技 术在矿山开采中的重要运用。

在研究过程中首先对工程爆破技术展开了简单概述，深入分析了工程爆破的各项技术，最后 简单分析了工程爆破技术中的不足之处，指明了工程爆破技术在矿山开采事业中的重要应用，希望能够为我国矿山开采事 业的发展带来一定的参考。

关键词：工程爆破技术；矿山开采；重要应用科学技术的不断发展极大程度上带动了工程煽破技术的 革新，让工程爆破技术得以在矿山开采事业中广泛应用。

矿 山幵采事业中，露天开采和地下开采都需要运用工程煽破技术。

由此可见，工程爆破技术在矿山幵采事业中的重要性。

目前，我国矿山幵采事业中继续解决的问题是如何有效地加强工程爆破技术，为矿山幵采事业带来更高的经济效益。

工程爆破技术在矿山幵采事业中应用不仅与矿山幵采的质量 有关，还与矿山工作人员的生命财产安全直接相关。

因此，矿山幵采事业在不断发展过程中要不断加强工程爆破技术水 准，进一步加强矿山幵采事业的安全性。

1工程爆破技术简单概述众所周知，矿山幵采中的工程爆破技术用于爆破岩体，是矿山开采的关键技术。

目前，中国矿山幵采事业中工程爆 破技术的地位越来越重要，在每个环节中都体现着其重要的 作用。

在这之中，光面爆破技术不仅可以减少矿山井巷工程 成本，还能够有效保护矿山井巷围岩的稳定性，极大程度上 推动了矿山实业幵采的进度和质量。

预裂爆破技术一般应用 于露天矿山幵采，该技术能够借助相应的方式保护和稳定矿 山的边坡，进而降低矿山幵采的资金消耗。

深孔微差爆破技 术一般运用于地下矿山幵采和露天矿山幵采中，是加强矿山 事业幵采效率的重要技术。

预裂爆破技术在矿山露天开采的应用发布时间：2022-11-27T08:46:21.278Z 来源：《科技新时代》2022年15期作者：左晓阳[导读] 矿山开采作业中常常涉及爆破作业，原先的爆破技术安全风险大，左晓阳宏大爆破工程集团有限责任公司广东省广州市 510000摘要：矿山开采作业中常常涉及爆破作业，原先的爆破技术安全风险大，无法满足当前矿山作业的需求。

预裂爆破为新技术，在矿山露天作业中的应用广、效果佳，该技术下借助相邻炮孔内炸药爆轰时的瞬时应力、爆破时的高压气体气楔作用，可在岩石表面形成一条规律裂缝。

预裂爆破的特殊性就在于能降低爆破威力，提高边坡稳定性与安全性。

基于此，本文详细分析了矿山露天开采中应用预裂爆破技术时的注意事项，对矿山领域推广预裂爆破技术具有借鉴意义。

关键词：矿山露天开采；预裂爆破技术；应用矿山行业是我国的重点产业，每年为国家创造了巨大的产值，由于近年来矿产资源需求量激增，各个矿山增大了开采力度。

但由于矿山现场的环境条件复杂，开采难度大，为顺利采出资源，必须应用爆破技术，原先的矿山爆破作业中主要为钻爆法，这一方法虽有高效、低成本优势，但爆破振动往往会影响岩体稳定性。

为此，有关专家推出了预裂爆破技术，这一技术下可解决传统爆破作业中存在的问题，对保障边坡及开采井稳定性都有积极作用。

未来的矿山开采中应大力推广预裂爆破技术，并进一步优化该技术。

1.预裂爆破技术的基本介绍1.1工艺原理预裂爆破就是沿开挖边线密集布设炮孔，通过不耦合装药或装填低威力炸药在主爆区之前起爆，使爆区与保留区之间产生裂缝，从根本上降低主爆区爆破对保留岩体的扰动，维持岩体的稳定与安全。

在利用预裂爆破技术时，该项技术能否应用成功取决于爆炸压力大小、成缝效果，当爆炸压力不压坏孔壁并沿着既定方向成缝时才能发挥该技术的优势。

如炸药与孔壁之间留有空隙，炮孔受到的压力将相对较小[1]。

根据相关调查与实践经验，不耦合系数为2.5时孔壁最大切向应力为同等爆破条件下不耦合系数为1.1的1/16，为此，可用现有常用炸药通过不耦合装药方式大大降低孔壁压力，使孔壁压力与岩石的极限抗压强度相接近或者比岩石的极限抗压强度小，确保炮孔压力不会压碎孔壁而形成裂缝。

技术与检测Һ㊀煤矿井下采掘工作面深孔预裂爆破的操作分析康正贤摘㊀要:在煤矿掘进生产过程中ꎬ一般需进行爆破作业ꎬ而传统浅眼爆破方式已无法更好地满足煤矿掘进生产ꎬ大大降低了掘进生产效率ꎮ而深孔预裂爆破技术的出现ꎬ有效解决了上述不足ꎬ其不仅可有效提升循环作业进度ꎬ且还能降低煤矿生产过程中的资金投入力度ꎬ从而确保煤矿企业的经济效益ꎮ但在进行深孔预裂爆破作业时ꎬ要对煤矿的各项爆破参数进行分析ꎬ严格按照爆破作业规范进行操作ꎬ从而确保煤矿爆破掘进作业的顺利进行ꎮ关键词:煤矿ꎻ井下采掘工作面ꎻ深孔预裂爆破ꎻ操作一㊁深孔预裂爆破技术优势分析深孔预裂爆破技术ꎬ是指通过爆破地点的针对性计算ꎬ实行地表坚固性岩层的爆炸性活动ꎬ以达到缩减地质挖掘过程的做功复杂性ꎬ也避免大规模演示处理造成的施工事故ꎬ是一种较为安全的资源开采施工技术ꎮ当前我们应用深孔预裂爆破技术ꎬ在传统爆破处理基础上ꎬ实行集中性定点爆破处理ꎬ保障岩石爆破后ꎬ岩层结构能够在最小抵抗线区域内碎裂ꎬ避免了炸药爆破过程中存在的各种不利因素ꎮ同时ꎬ深孔预裂爆破技术的设施过程ꎬ主要包括产量㊁消耗以及爆破效率等多重性要素的解析ꎬ因此ꎬ爆破要素的同步定位分析ꎬ提升了空间定位的完整度ꎬ保障了爆破效果ꎮ二㊁深孔预裂爆破技术在煤矿掘进施工中的应用方法(一)炮眼位置炮眼设置是深孔预裂爆破技术的应用基础ꎬ对煤矿掘进工作具有决定性的影响ꎮ施工人员必须在详细了解各种因素ꎬ经过多次实地考察ꎬ考虑周全的情况下才能对炮眼位置做出正确的选择ꎮ比如凿岩机械设施的种类㊁巷道断面的尺寸㊁类型㊁煤矿井下的岩体情况以及爆破方式等ꎬ都将影响到炮眼的设置ꎮ工作人员应根据以上因素ꎬ并结合实地施工环境ꎬ明确炮眼位置ꎬ做好爆破前的准备工作ꎮ(二)掏槽方式掏槽是爆破作业的重要环节ꎬ直接关系着爆破的质量ꎬ它可有效促进岩体的破碎ꎬ增强炮眼的利用率ꎮ所以提高对此项工作的重视程度ꎬ采取有效措施促进掏槽作业的顺利进行ꎮ如今常用的掏槽方式主要有混合㊁直眼以及斜眼掏槽ꎮ在煤矿掘进作业中ꎬ直眼掏槽在进行爆破作业时所占的体积较小ꎬ采取此种掏槽方式能够将爆破能量均匀分布在孔中ꎬ且炮眼的深度也不易被井下岩性及巷道断面所影响ꎬ可以很好的对岩体进行破碎ꎬ在实际的煤矿开采工作中应用也较为广泛ꎮ(三)安全管理爆破是一项具有危险性的工作ꎬ安全管理必不可少ꎬ诸如起爆炸药㊁导火索㊁雷管等爆破材料的质量必须达到相关规范标准ꎬ并保证其安全性ꎮ作业现场各施工人员必须严格遵守爆破规范制度ꎬ在专人的指挥协调下ꎬ有条不紊地开展爆破工作ꎬ保证每个爆破环节都符合规范要求ꎬ工作人员各尽其职ꎬ全面落实责任制管理ꎬ杜绝一切安全隐患ꎬ切实保证爆破工作安全进行ꎮ每位工作人员都要有相关证件ꎬ爆破开始前ꎬ仔细检查现场的爆破工具设施ꎬ全部确认无误后才能实施爆破ꎮ爆破结束后要做好安全管理的收尾工作ꎬ对于不稳定的爆堆应妥善处理ꎬ防患于未然ꎬ检查现场的各个角落ꎬ保证后续施工安全ꎮ此外ꎬ爆破区域的选择也很重要ꎬ工作人员要对施工环境及其周边的地形地貌进行全面规划ꎬ爆破前做好 三掘三喷 准备ꎮ深孔预裂爆破技术存在一个显著问题ꎬ即无法保证炸药能量的利用率ꎬ很难控制爆破裂隙的方向ꎬ因爆破导致的岩体破坏时有发生ꎬ存在一定程度的危险性ꎬ所以爆破现场的支护措施必不可少ꎮ另外ꎬ技术人员应严格控制炮眼质量ꎬ确保其通风顺畅ꎬ能够正常供电和运输ꎬ为接下来的顺利施工奠定良好基础ꎮ三㊁深孔预裂爆破技术的调整与优化(一)深孔预裂爆破过程的优化在煤矿掘进作业中ꎬ进行深孔爆破时对于爆破区的选择要合理ꎬ还应该小心ꎮ在爆破作业实施前期ꎬ要严格按照三掘三喷的要求准备工作ꎬ对作业区域的地质条件以及特点进行全面系统的了解ꎬ要尽可能的缩短空顶时间ꎮ在深孔预裂爆破过程中ꎬ还普遍存在的一种现象是炸药的利用率低ꎬ而且在爆破作业中ꎬ对于产生的裂隙的方向很难把握ꎬ在爆破力破坏下ꎬ很多岩石仍然存在于掘进开采道路上ꎮ这也要求掘进人员要加强对安全防护措施的重视ꎬ在实施深孔爆破作业过程中ꎬ要确保交通运输正常运行ꎬ能够及时的清理由于爆破产生的煤渣等ꎬ继续进行掘进作业ꎮ(二)深孔预裂爆破技术的优化机械化装药技术的应用大大提高了深孔爆破技术的效果ꎬ提高了炸药的利用效率ꎬ能够最大化的保证堵塞质量ꎬ因此要科学合理的选择炮孔堵塞的长度ꎮ控制堵塞的质量对于提供深孔爆破技术的效果具有重要意义ꎬ合理的堵塞方式不仅可以有效降低冲击波造成的能量损失ꎬ还能降低炮孔的装药量ꎬ带来一定的经济效益ꎮ四㊁结语现当今ꎬ随着我国经济的快速发展ꎬ煤矿的开采越来越受到关注ꎮ而煤矿井下地质条件趋于复杂ꎬ其中陷落柱对煤矿开采造成了极大的影响ꎬ爆破技术的运用显得尤为重要ꎬ而深孔预裂爆破作为一种高效的爆破方式也得到关注ꎮ探讨了深孔预裂爆破在煤矿井下采掘工作面的操作ꎬ以更好地解决掘进单进的问题ꎮ参考文献:[１]杜磊.基于城市岩体开挖爆破振动效应及安全控制[Ｊ].技术与市场ꎬ２０１９ꎬ２６(１０):７１－７２.[２]舒龙.猫场铝矿护顶矿不耦合装药爆破技术应用[Ｊ].世界有色金属ꎬ２０１９(１２):１３５－１３６.[３]闫寿庆.煤矿掘进中深孔爆破技术的应用研究[Ｊ].科技展望ꎬ２０１６(７).[４]张亚雄.深孔爆破技术在煤矿掘进的作用探讨[Ｊ].能源与节能ꎬ２０１６(７).[５]曹东.南山煤矿薄煤层综采工作面设备选型分析[Ｊ].山东煤炭科技ꎬ２０１９(１０):１２６－１２７.作者简介:康正贤ꎬ淮河能源中北煤化工有限公司色连二矿ꎮ３８１。

深孔梯段预裂爆破技术及运用分析摘要：深孔梯段预裂爆破技术的应用，可以利用预裂爆破产生的预裂缝，缓冲爆破振动，减少爆破振动对于施工的干扰，进而实施深孔梯段爆破，达到良好的爆破效果。

基于此，本文围绕着深孔梯段预裂爆破技术展开讨论，分析其作用机理和技术特点，结合深孔梯段预裂爆破技术的应用要点进行分析、研究，合理进行参数设计，探讨其在石方开挖过程中的应用价值。

关键词：深孔梯段；预裂爆破技术；施工质量前言；在水利水电工程建设、矿山开采等工程项目中，需要将预裂爆破技术运用于石方开挖。

石方开挖的过程中，在岩层结构软弱的情况下实施爆破，会受到振动波的影响，导致岩体整体受到破坏。

为了有效控制爆破振动，满足工程施工对于岩体轮廓成型的需求，应该根据预先设计的开挖轮廓，进行预裂爆破。

经过预裂爆破后，岩体上形成贯穿裂缝，可以对开挖、爆破过程中产生的振动波产生缓冲和反射的作用。

深孔梯段预裂爆破技术的应用，可以更加高效、安全的完成爆破，达到理想的爆破效果，进而为施工创造良好的基础条件，提高施工质量。

1.预裂爆破的作用机理和技术特点在石方开挖的过程中，通过爆破的方式，对岩石进行破坏。

预裂爆破属于轮廓控制爆破技术，根据石方开挖的实际需要，考虑到岩层结构的特点，预先设计开挖轮廓。

按照开挖轮廓线，实施预裂爆破，产生预裂缝。

确定开挖区、保留区的位置。

基于此，在轮廓范围内的主爆孔中装药，予以起爆。

经过预裂爆破后，预裂缝的形成，能够产生屏蔽振动波的效果，控制爆破对于岩体的破坏程度，根据施工要求，对保留岩体形成保护作用。

实施预裂爆破的过程中，各炮孔产生向四周扩散的压缩应力波，压力波之间重叠、交汇，则会产生拉伸应力。

随着拉伸应力的逐渐增加，则会导致炮孔就按产生贯通裂纹，进而形成预裂缝。

预裂爆破过程中产生的高压气体，也可能导致预裂缝的产生[1]。

2.深孔梯段预裂爆破技术的应用要点考虑到石方开挖的具体要求，合理运用深孔梯段预裂爆破技术，同时明确技术要点。

深孔预裂爆破法的爆炸机理及在浅煤层控制顶板冒落中的应用关键字：浅裂缝深孔预裂爆破法控制顶板冒落Ls-dyna3d 房式采煤法采空区摘要：在神东采煤区的浅煤层开采中，因为主要顶板厚度大，抗拉强度高而且具有一些小的上覆荷载，导致了大区域的频繁的顶板来压。

因此，这就发生了诸如液压支架铁结合，煤壁裂缝透水，大范围的残留矿柱失稳，甚至在房式采煤采空区产生矿内风暴等事故。

控制顶板冒落的深孔预裂爆破技术是一种防止大范围顶板来压事故的合适方法，能广泛应用于采矿中并且它在原位试验中表现良好。

根据浅煤层的区域条件，本篇论文采用圆柱孔扩张理论来计算三个爆生区——粉碎区、破裂区、弹性震动区；运用Ls-dyna3d软件建立一个展示高能爆破压力波影响下岩石压力和破碎变形变化情况的深孔预裂爆破模型。

模型的模拟结果揭示了控制顶板冒落的爆破机理并且能最优化爆破参数。

神东矿区应用预裂爆破技术后的现场观测表明，第一次顶板来压长度为17.4米，既没有发生液压支柱的铁结合现象，采煤工作面的形成中也没有产生大的顶板沉降，这表明深孔预裂法在控制顶板冒落中的应用达到了预期效果。

1.引言浅煤层广泛分布在中国西北地区的神东矿区。

神东矿区的浅煤层有三个特征：浅的埋藏深度、薄的基岩、厚大松散的上覆层；因此它的岩层结构和地压表现相对其他普通煤层来说具有一些特殊性[1~3]。

由于厚度大，抗拉强度高和低的上覆荷载，长壁面的第一次顶板来压相当猛烈。

来压的区域长度大多数情况下大于35米。

因此，顶板来压时容易发生诸如液压支架铁结合，煤壁裂缝透水，大范围的残留矿柱失稳，甚至在房式采煤采空区产生矿内风暴等各种各样的事故。

上述现象给浅煤层采矿的安全性带来了很大的威胁，所以我们必须采取有效的措施来避免这些灾难[4~8]。

改变顶板岩体的力学条件来弱化其强度是防止顶板来压的最主要的措施。

目前，最主要的控制方法是深孔爆破、对软岩注水和充填采空区[9,10]。

许多报道已经证明深孔爆破技术是放顶的有效措施并且已经在中国的矿山中取得了广泛的应用[11]。

煤矿井下6种常用瓦斯治理增透措施解读通过充分调研国内现在各主要突出矿井使用的瓦斯泄压增透抽采技术，常见的通常有以下6种：①水力割缝技术；②水力冲刷技术；③水力冲孔技术；④水力挤出技术；⑤深孔预裂爆破技术；⑥水力压裂技术。

水力化技术主要原理是将具有高压能的水压入煤体内，延伸煤层原生的裂隙，或者人为的挤压形成新的孔隙、裂缝等，使得岩体的位置发生变化，进而对煤层完成了卸压、增渗。

1、水力割缝技术大致过程为：将具有一定高压能的水，射入到钻孔内，钻孔内四周的煤体受到冲击，且通过钻孔排出，钻孔四周通过水力的作用出现了大量的缝槽，提高了产煤量，提供了煤体变形空间，増大单孔影响范围，改善了瓦斯流动条件。

采用割缝的方法释放部分煤体的有效应力，使煤体发生塌陷和垮落，应力场发生变化，煤体缝隙的数量和宽度等都显著变大，煤体的渗透性大大提升。

但在实际工程中，由于诸多因素（如地质条件）的干扰，水力切割形成的间隙较小，煤体还没达到预期的破裂效果就在外力作用下的复合，割缝效果因此大幅减小。

而且在钻孔自喷煤层或硬质煤的矿井中这个技术是不能使用的。

2、水力冲刷技术是用水以一定的压力能冲刷钻孔，将水注入煤体，水压破坏了煤体，使煤体中的瓦斯被挤压出煤体，裂隙的数量以及煤体的湿度不断增加，煤质逐渐疏松，瓦斯抽采具有显著的增透作用，泄压的范围大大扩大，瓦斯压力显著降低，流动性显著增强，这与煤矿开采中的瓦斯泄压效果是一致的。

此外，该技术可以改变煤体的力学特性，增强塑性，降低弹性模量，使煤体内部的应力分布发生变化，可以有效避免瓦斯突出所造成的危害和损失，保证煤矿开采工作的高效开展。

3、水力冲孔技术可以有效地保护煤岩柱。

存在煤与瓦斯突出威胁的煤层可以实施水力冲孔作业，钻孔施工好后，通过高压水作业喷头冲击钻孔四周的煤体，大量的原煤和瓦斯被冲出，并出现大量裂隙，煤层应力重新分布，从而局部煤层完成卸压增透，有力地提高了抽放效果，在一定范围内降低了煤层瓦斯突出的威胁。

硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究与应用兖煤菏泽能化有限公司王玉昌摘要：综采放顶煤是厚煤层实现高产高效、安全、低耗、低成本的采煤工艺。

随着放顶煤采煤法的应用，顶煤硬度大不易冒落，可放性差，成为造成顶煤回收率降低的主要问题。

本文介绍了硬顶煤条件下，深孔预裂爆破技术在放顶煤开采中的研究及应用，对深孔预裂爆破的机理、试验研究进行了论述。

该课题作为原煤炭工业部“九五”攻关项目“综采机械化放顶煤开采成套技术与装备研究”的子专题，.成功地提出一套50～80米深孔控制预裂爆破的打钻、成孔、装药、封孔及起爆工艺与配套设备，经科技项目检索查新，达到国际先进水平，具有广阔的应用前景。

关键词：综采放顶煤开采硬顶煤深孔预裂爆破煤炭回收率1.概述兖矿集团鲍店煤矿是一座年设计能力300万吨的大型现代化矿井。

目前主要采用综采放顶煤开采技术。

顶煤硬度大、可放性差，顶煤滞后冒落、产生大块是造成顶煤回收率低的主要原因之一。

硬顶煤深孔预裂爆破技术的研究目的和意义是：针对一些煤体强度大，节理裂隙不发育，顶煤中含夹矸，等条件下的放顶煤开采工作面，生产中存在的顶煤滞后冒落或产生大块堵住天窗，使顶煤不易放出等情况，采用“深孔预裂爆破技术”，在回采前进行顶煤预裂，并结合常压注水，提高顶煤可放行，从而提高顶煤回收率，减少采空区自燃发火，提高煤炭产量。

2.硬顶煤深孔预裂爆破机理在工作面顺槽内，沿工作面倾斜方向打爆破空与控制空；孔深50～100m，爆破孔直径为75mm，控制控直径为90mm，孔间距为8m左右。

通过爆破作用，炮孔周围产生直径为100～250mm的柱状粉碎圈带和一沿爆破孔与控制孔连心线方向长为8～10m的贯穿爆破裂缝带及次生的裂隙圈带。

爆破后，通过爆破孔向煤层注水，进一步扩大裂隙带几次生裂隙带的宽度；此外，在支架与矿压的反复作用下，使已经产生大量裂缝的顶煤进一步破碎。

这样，在放煤过程中，可以将硬顶煤顺利放出，达到提高工作面回采率与煤层注水的效果，减少采空区浮煤，防止自燃发火的目的。

深孔预裂爆破强制放顶技术的应用宫世文,张荪茗,孙　震,郭建军(铁法煤业集团有限责任公司,辽宁调兵山112700)摘　要:坚硬顶板预爆裂工程是降低老顶初次来压强度,减少因冲击造成人员伤害及瓦斯灾害的有效途径。

针对铁法煤业集团大隆矿顶板特点,采用深孔预裂爆破的办法实现了对顶板的控制,保证了综采工作面安全回采。

关键词:综采工作面;深孔预裂爆破;强制放顶中图分类号:T D235.371 文献标识码:B 文章编号:1003-496X(2007)01-0021-02 在煤矿生产过程中,顶板事故占有较大比率,尤其是煤层顶板坚硬、完整、不易冒落综采工作面初采,由于一般采取自然垮落法,随着工作面的推进,造成采空区悬顶面积不断扩大,当采空区大面积瞬间垮落时极易形成飓风和冲击压,造成人员伤亡和设备损坏。

而且容易造成瓦斯瞬间涌出,诱发瓦斯重特大事故。

因此,如何缩短综采工作面初次来压的步距,减少采空区悬顶面积,尽快充填采空区,是解决综采工作面初次垮落的焦点问题。

1　地质条件铁法煤田煤系地层为中生界晚侏罗系地层,属陆相沉积。

岩相为湖泊相及河床相沉积,煤层顶板岩相和岩性变化较大。

伪顶一般发育不完全,多为泥岩;直接顶发育较好,多为粗砂岩、中砂岩、粉砂岩、细砂岩。

部分煤层及顶板有冲刷现象,局部为辉绿岩;煤层老顶类多为粗砂岩、中砂岩,坚硬、致密。

煤田内地质构造以断层为主,褶皱次之。

煤系地层倾角平缓,一般在5°左右。

首次采用深孔预裂爆破强制放顶技术的矿井为大隆煤矿,属于多煤层群开采,煤层埋深350～600 m,瓦斯等级为高瓦斯矿井。

采用深孔预裂爆破强制放顶技术的工作面为E3402,该工作面位于东三采区的南侧,为东三采区的首采面。

工作面长167m,走向长508m。

切眼与东二采空区毗邻,最小距离10m,最大距离32m。

工作面沿走向方向布置,沿倾向方向坡度小于5°,赋存条件相对简单。

切眼附近煤层厚度2.85m,无伪顶;直接顶板岩性为粗砂、中砂和细砂岩,岩性变化大,部分受河床冲刷,平均厚度5m,硬度系数f=5;老顶岩性为含砾粗砂岩,胶结松散,平均厚度24m。

深孔预裂爆破法的爆炸机理及在浅煤层控制顶板冒落中的应用关键字：浅裂缝深孔预裂爆破法控制顶板冒落Ls-dyna3d 房式采煤法采空区摘要：在神东采煤区的浅煤层开采中，因为主要顶板厚度大，抗拉强度高而且具有一些小的上覆荷载，导致了大区域的频繁的顶板来压。

因此，这就发生了诸如液压支架铁结合，煤壁裂缝透水，大范围的残留矿柱失稳，甚至在房式采煤采空区产生矿内风暴等事故。

控制顶板冒落的深孔预裂爆破技术是一种防止大范围顶板来压事故的合适方法，能广泛应用于采矿中并且它在原位试验中表现良好。

根据浅煤层的区域条件，本篇论文采用圆柱孔扩张理论来计算三个爆生区——粉碎区、破裂区、弹性震动区；运用Ls-dyna3d软件建立一个展示高能爆破压力波影响下岩石压力和破碎变形变化情况的深孔预裂爆破模型。

模型的模拟结果揭示了控制顶板冒落的爆破机理并且能最优化爆破参数。

神东矿区应用预裂爆破技术后的现场观测表明，第一次顶板来压长度为17.4米，既没有发生液压支柱的铁结合现象，采煤工作面的形成中也没有产生大的顶板沉降，这表明深孔预裂法在控制顶板冒落中的应用达到了预期效果。

1.引言浅煤层广泛分布在中国西北地区的神东矿区。

神东矿区的浅煤层有三个特征：浅的埋藏深度、薄的基岩、厚大松散的上覆层；因此它的岩层结构和地压表现相对其他普通煤层来说具有一些特殊性[1~3]。

由于厚度大，抗拉强度高和低的上覆荷载，长壁面的第一次顶板来压相当猛烈。

来压的区域长度大多数情况下大于35米。

因此，顶板来压时容易发生诸如液压支架铁结合，煤壁裂缝透水，大范围的残留矿柱失稳，甚至在房式采煤采空区产生矿内风暴等各种各样的事故。

上述现象给浅煤层采矿的安全性带来了很大的威胁，所以我们必须采取有效的措施来避免这些灾难[4~8]。

改变顶板岩体的力学条件来弱化其强度是防止顶板来压的最主要的措施。

目前，最主要的控制方法是深孔爆破、对软岩注水和充填采空区[9,10]。

许多报道已经证明深孔爆破技术是放顶的有效措施并且已经在中国的矿山中取得了广泛的应用[11]。