煤礦防治沖擊地壓中復合爆破卸壓技術的應用

周通 陳康 張智齊

（山東裕隆礦業集團有限公司單家村煤礦 山東 曲阜 273100）

引言

隨著我國經濟的高速發展，人們對于煤礦的需求越來越大，礦井的開采也逐漸向深部開采，但是這一開采的趨勢使得礦井存在著較大的安全隱患，特別是沖壓地壓災害成為影響礦井安全最為顯著的原因[1-2]。爆破卸壓技術對治理礦井沖擊地壓有一定的解危作用，其被廣泛應用至煤礦防治礦井沖擊低壓過程中。而由于煤礦使用情況的不同，該技術在應用時會受到參數設計或者地質等方面的因素，其應用的效果并不顯著，應力很難得到全面的釋放。如：爆破后孔口會形成喇叭口或者形成新的高應力[3]。因此，采用復合爆破卸壓技術刻不容緩，能夠為沖擊地壓礦井安全或者正常的生產工作提供技術上的支撐。

1 復合爆破卸壓技術原理及適用條件

1.1 技術原理

煤礦在爆破后會產生中度、高度等不同程度的沖擊地壓，在產生集中的高應力后會形成一定的危險性，并對這些危險性應力進行卸壓后能夠減少危險的發生。因此這一過程被稱之為爆破卸壓。煤層卸壓的爆破過程是對媒巖層內部進行的爆破，媒巖層內部的巖體在受到爆破的作用和受力下，進而使巖體深部產生孔隙或者裂縫。這些孔隙或者裂縫的發生會使周圍媒巖體的彈性模量不斷降低，媒巖體的強度也會受到一定的影響，使得內部所儲藏的彈性性能降低，使得沖擊地壓所產生的力學因素和能量因素等都會有所緩解，甚至消除。因此采用鉆孔爆破卸壓能夠達到一定的消除沖擊危險的作用。例如：媒巖層內部形成的卸壓區，能夠將媒巖層所需的支承壓力的峰值進行轉移，即峰值能夠不斷的向煤炭層的深處發生移動，這能夠對媒巖體內所儲藏的彈性能等進行釋放，從而使得沖擊危險等得到一定的削弱和消除，化解整個煤礦開采工程的危機[4-5]。

1.2 適用條件

爆破具有穩定性差的特征，應力轉移過程中很容易發生沖擊地壓的事故。例如：在爆破卸壓的過程中為了不使支護結構受到破壞，其適用于低應力區的高應力點。又如：媒層較為堅硬，適用于較大的應力；高瓦斯礦井中應用此技術需要引起重視，以減少危險的發生。

2 爆破卸壓工程實踐

2.1 工程概況

店村煤礦層的埋深深度為500～1100m，其埋深深度的加大，使其產生的沖擊危險也越來越大。對于1101工作面在開采過程中具有較大的高沖擊危險性。煤層的傾角為11°，煤層的厚度在1.9～12.9m，礫巖處于基本頂層，其平均厚度為25.1m；泥巖處于直接頂，其平均厚度為27m；砂質泥巖處于直接底，其平均厚度為14.6m。

2.2 爆破參數

本工程主要采用電磁輻射進行監測，回采巷道兩側與工作面前方輸送巷道上側距離為4m，孔深為15m，孔徑為75mm。回風巷下孔方向距底板11～16m，距底板0.4m，垂直煤壁為單排布置。輸送風道和回風風道下的孔方向距底板10～15m，距底板0.4m。每孔裝藥3kg，泥封長6.7m，反向裝藥串聯，兩個雷管(眼內1個雷管，眼內1個雷管)起爆。雷管是同一位置的毫秒延時電雷管，炸藥是硝胺炸藥。三到五個洞同時引爆，一個裝藥，一個引爆。

2.3 爆破工藝

2.3.1 鉆孔

根據設計爆破參數情況來看，對于工作面前方的200m范圍之內，采用媒電鉆工具進行鉆孔，其鉆孔的方向為沿著煤層方向進行的鉆孔，孔深的深度為16m。

2.3.2 裝藥

本工程主要采用反向裝藥的原理，在對準備好的炸藥或者安裝的雷管等推入到鉆好的孔中。

2.3.3 封孔

在封孔的過程中需要根據一定的規范要求，采用封炮泥將鉆孔的剩余部分長度進行密封。

2.3.4 起爆

起爆過程為：引線鏈接到母線上-母線延伸后接到起爆器中-合上引爆器自動按開關-引爆過程-卸壓爆破裝藥。

2.4 效果檢驗

電磁輻射在檢驗爆破過程中需要對媒巖體的受載程度或者媒巖體破裂變形的次數等進行檢驗，其主要通過強度或者脈沖數等指標進行分析。在對該工程的1101工作面進行電磁輻射監測之前進行檢測，其強度值已經超過平均值或者接近強度臨界值，即電磁輻射強度臨界值為65mV，脈沖臨界值為75mV，并進行了多次的媒炮。在之后的一天，對該區域進行了的爆破卸壓，其媒炮不僅降低，強度和脈沖密度等都降到了臨界值以下，沖擊危險有所減緩。

沖擊危險有所減緩，爆破卸壓的效果良好的過程為：爆破卸壓能夠釋放一定的能量，遵循爆破工藝和找出引發沖擊礦壓的干擾因素能夠大大降低電磁輻射值和脈沖數值等，在將其降到臨界值以下后，能夠使應力得到有所緩解，圍巖荷載也發生了較大變化，脈沖數的降低，變形情況和沖擊危險也被停滯，爆破卸壓能夠取得更好的效果。究其原因，電磁輻射和檢測的指標能夠對媒巖層的破壞程度或者彈性能分布的情況等進行充分的反映，工作人員能夠根據這些數據制定合理的爆破參數，使得炸藥在發生爆炸之后能夠形成彈性波，保障其能夠朝著合理的方向進行傳播，炸藥爆炸之后還會形成較大的應力，在對開采后的形成的應力進行疊加后，能夠產生沖擊礦壓或者使得圍巖破壞卸壓，進而使得聚集在媒巖體內的彈性能有所釋放，在振動的作用下使得卸壓爆破的效果更加顯著。

3 結論

由此可見，復合爆破卸壓技術能夠有效的降低沖擊危險區域所產生的應力。因此，在采用這種技術時應該嚴格把握裝藥量和爆破卸壓的工藝等，以根據設計規范和要求等施工，從而使裝藥的方式或者起爆的流程等符合設計規范要求時能夠大大提高符合爆破卸壓技術的應用效果。