深孔爆破弱化煤层顶板技术研究

Ｎｏ．１０。２０１１　现代商贸工业　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｔｒａｄｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　２０１１年第１Ｏ期　

深孔爆破弱化煤层顶板技术研究　

杨永岳　

（安徽淮北矿业股份有限公司朱庄煤矿，安徽准北２３５０４７）　

摘　要：针对朱庄煤矿Ⅱ６４６工作面巨厚顶板难冒导致采场支架移动困难的问题，采用深孔爆破的方法弱化煤层顶板，　降低爆破作用区域的岩石强度和弹性模量，改变顶板岩石的运动规律，变难冒顶板为可冒顶板，并根据爆破理论确定合理　的爆破参数，通过矿压分析确定合适的步距。试验结果表明，爆破后，采场支架的应力下降较明显，支架基本能正常移动，　达到了弱化顶板的目的。　关键词：深孔爆破；煤层顶板；弱化顶板；岩石强度　

中图分类号：ＴＢ　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—３１９８（２０１１）１０—０２９４—０１　

１　前言　

对于难冒的煤层顶板，一般采取高压注水和深孔爆破　

的方法来弱化顶板，两者相比，深孔爆破弱化顶板的方法的　

效率较高。　

２深孔爆破的作用机理　

爆破理论认为，埋入无限岩石中的炸药爆炸后，产生强　冲击波和大量高温高压爆生气体。由于爆炸压力远远超过　

，介质的动抗压强度，使得炮孔周围一定范围内的介质被强　

烈压缩，粉碎，形成压缩粉碎区；在该区内有相当一部分爆　

破能量消耗在对介质的过度破碎上，然后冲击波透射到介　

质内部，以应力波形式向岩体内部传播。在应力波作用下，　介质质点产生径向位移，在靠近压缩区的介质中产生径向　

压缩和切向拉伸。当切向拉伸应力超过介质的动抗拉强度　时会产生径向裂隙，并随应力波的传播而扩展。当应力波　

衰减到低于介质抗拉强度时，裂隙便停止扩展。在应力波　

向前传播的同时，爆生气体紧随其后迅速膨胀，进入由应力　波产生的径向裂隙中；由于气体的尖劈作用，裂隙继续扩　

展。随着裂隙的不断扩展，爆生气体膨胀，气体压力迅速降　

低；当压力降到一定程度时，积蓄在介质中的弹性能就会释　放出来，形成卸载波，并向炮孔中心方向传播，使介质内部　

产生环向裂隙。径向裂隙和环向裂隙互相交叉而形成的区　域称为裂隙区。当应力波进一步向前传播时，已经衰减到　

不足以使介质产生破坏，而只能使介质质点产生振动，以地　

震波的形式传播，直至消失。　

煤层顶板中的深孔爆破主要是激发岩石中的初始损伤　裂纹，使岩石局部的应力状态发生变化，达到降低岩石的强　

度和弹性模量的目的。在炸药作用的范围内，岩石的强度　

降低并形成一个弱面，增大冒落岩石的碎胀系数，改变顶板　

岩体周期来压冒落步距，减小工作面支架的压力，为工作面　

的顺利生产提供条件。　

３　工程试验　

３．１工程概况　Ⅱ６４６工作面所采煤层属二叠系下统山西组，从两巷掘　进揭露的煤层情况看，该面煤层结构简单，煤层厚度为０．８　

～２．０ｍ，平均厚度约１．５ｍ，属中厚煤层。经计算，可采性指　数Ｋｍ＝０．８５，煤厚变异系数７—３６　，为较稳定煤层，煤层　

倾角为５。～１ｏ。。该煤层直接顶板为浅灰色层状中细粒砂　

岩，层理明显，厚度１８～２０ｍ；往上为深灰色砂质泥岩或泥　

岩，厚度２Ｏ～３０ｍ。由于煤层顶板岩石强度较大，顶板自然　

，——２９４．———　冒落的步距增加，工作面局部应力增加，导致部分支架移动　困难，顶板岩石力学性能参数见表１。　

表１顶板岩石力学性能参数　

岩石名称　抗压强度　抗拉强度　普氏系数　砂岩　８００　３Ｏ　７～９　泥岩　３２４　２４　３～４　

３．２试验方案　

根据对该煤层顶板的地质条件分析，采取深孑Ｌ松动爆　破的方式将顶板弱化，使顶板冒落的步距减小，改变覆层岩　石的运动规律，达到降低采场支架压力的目的。　

由于该煤矿属高瓦斯煤矿，本煤层瓦斯含量较高，采用　

三级煤矿许用水胶炸药装填的专用的水胶炸药药柱，药柱　

的参数见表２。　

表２水胶炸药药柱性能参数　

【药卷长度／ｍ　ｌ＃￣＿Ｎｔ／ｋｇ・ｍ—ｌｆ药卷直径／ｍｍＩ￣／ｔ［／ｋｇ・ＩＩＩ－３Ｉ爆速／ｍ・ｓ一１　【　１．０　３　６　６３　ｌ１００　３６００　

哈努卡耶夫的研究认为，埋人岩石中的炸药爆炸后，形　

成的裂隙圈半径为装药半径的１ｏ～１５倍，所以确定爆破的　

参数如表３，装药炮孑Ｌ示意图和炮孑Ｌ布置示意图分别见图１　

和图２。　表３钻孔参数　

编号　孔深／ｍ　水平转角／　竖直转角／　１　３０　０　２０　２　６０　０　５　３　３０　Ｏ　２０　４　６０　Ｏ　５　５　３Ｏ　０　２５　６　７５　０　１０　７　３０　０　２５　８　７Ｓ　０　１０　

图１装药炮孔示意图　

扳　顶板　

帆　帆　，ｌｇ￣Ｌ２ｏ　ｉ＿。炮孔４　炮孔ｓ　炮孔　ｔ￣ｔｑＬ６ｏ　ｉ０炮孔　

底板　底板　图２

炮孔布置示意图　Ｎｏ．１Ｏ。２Ｏｌ１　现代商贸工业　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｂｕｓ　ｉｎｅｓｓ　Ｔｒａｄｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　２０１１年第ｌＯ期　

数控机床常见故障的维修方法及防范措施　

友江波　

（江西蓝天学院教务处，江西南昌３３００９８）　

摘　要：数控机床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影　

响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维　修工作关注太少。主要研究数控机床常见故障的维修和防范措施。　关键词：数控机床；数控系统；点检　中图分类号：ＴＢ　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—３１９８（２０１　１）１０—０２９５—０２　

１　常见的维修方法　

数控设备维修是一项很复杂、技术含量很高的一项工　作，数控设备与普通设备有较大的差别。　１．１　利用数控系统的自诊断功能　

一般ＣＮＣ系统都有较为完备的自诊断系统，无论是发　那科系统还是西门子系统，数控系统上电初始化时或运行　中均能对自身或接口做出一定范围的自诊断。维修人员应　熟悉系统自诊断各种报警信息。根据说明书进行分析以确　定故障范围，定位故障元器件，对于进口的数控系统一般只　能定位到板级，其片级维修一般可依靠各数控系统的厂家　售后维修部门。　１．２利用ＰＬＣ程序的逻辑查找　现在一般ＣＮＣ控制系统均带有ＰＩ　ｃ控制器，大多为内　置式ＰＩ　ｃ控制。维修人员应根据梯形图对机床控制电器进　行分析，在ＣＲＴ上直观地看出ＣＮＣ系统Ｉ／ｏ的状态。通　过ＰＩ　ｃ程序的逻辑分析，方便地检查出问题存在部位，如　ＦＡＮＵｃ一０Ｔ系统中自诊断页面等。根据图纸ＰＬＣ梯图　进行分析，定位机床与ＣＮＣ系统接口故障，以确定故障部　位是机械、电器、液压还是气动故障。　１．３　与当场的操作人员充分沟通　现场操作人员是数控机床最亲密的伙伴，操作人员也　是各种故障的第一发现人。因此，当故障发生后，维修人员　

一般不要急于动手，先与操作人员进行充分的沟通，要仔细　询问故障发生时机床处在什么工作状态、表现形式、产生的　后果、是否误操作，故障能否再现等，这样有助于维修人员　快速分析和判断故障原因。　２数控机床的抗千扰措施　

机床数控系统中既包含高电压、大电流的强电设备，又　包含低电压、小电流的控制与信号处理设备，即弱电设备。　强电设备产生的强烈电磁干扰对弱电设备的正常工作构成　

根据爆破前采场支架压力的分析，周期来压步距约　９０ｍ，通过矿压分析深孔爆破步距为４５ｍ。　

４结果与分析　在工作面周期来压时，对工作面的１１４个支架移动情　况进行统计，爆破前后难移动支架数量对比见表４。　表４爆破前后难移动支架数量对比　

爆破前　爆破后　移动困难支架数量／个　２Ｏ　０　

图３综采支架矿压统计直方图ａ：未实施深孔爆破　

图４综采支架矿压统计直方图ｂ：实施深孔爆破后　

在工作面周期来压时，深孔爆破前后，对综采支架矿压　统计情况进行对比，见综采支架矿匝统计直方图ａ，图ｂ：从　表４及综采支架矿压统计直方图（图ａ，图ｂ）的对比来看，爆　破后支架基本能正常移动，说明爆破后支架的局部应力下　降，周期来压时对采场的影响较小。统计数据反映了爆破　区域岩石的强度降低，煤层顶板岩石的弱断面基本形成，岩　石冒落的步距减小，整体性降低，对采场支架的支撑压力和　弯矩降低，使得支架能正常移动。　５　结论　（１）通过深孔爆破的物理作用，改变顶板岩体结构和岩　石的物理性状，将坚硬难冒顶板改变为可冒顶板，达到可控　制的目的。　（２）爆破后煤层顶板跟原岩相比，岩体物理力学性质改　变，岩体强度降低，自行冒落步距缩短，变难冒顶板为可冒　顶板，减弱对采场支护设备作用强度。　（３）通过深孔爆破弱化顶板后，采场支架基本能正常工　作，为煤矿安全高效开采提供了保证。　

参考文献　

［１］宋永津．注水压裂弱化控制煤层坚硬难冒顶板技术［Ｍ］．北京：煤　炭工业出版社，２００１．　［２３曹树刚，徐阿猛，沈大富．顺层深孔预裂爆破瓦斯预抽的试验研究　［Ｊ］．中国矿业，２００７，１６，（７）：６９—７３．　［３］齐庆新，雷毅，李宏艳等．深孔断顶爆破防治冲击地压的理论与实　践［１３．岩土力学与工程学报，２００７，２６，（１）：２５２２—２５２７．　［４３杨军，金乾坤，黄风雷．岩石爆破理论模型及数值计算［Ｍ］．北京：　科学出版社，１９９９．　［５］戴俊．岩石动力学特性与爆破理论［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，　２００２　

作者简介：袁江渡（１９８０一），江西余干人，江西蓝天学院瑶湖校区教务处实践教学管理科科长，高级技师，研究方向：数控技术　和教育管理。　

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