深孔爆破的炮孔封堵機理及參數優化研究

尹忠昌 ，宋俊生 ，王文翰

（1.中國礦業大學(北京) 力學與建筑工程學院, 北京 100083；2.應急管理部信息研究院, 北京 100029）

0 引 言

煤礦以10～20 m/a 的速度向地層深部延伸，高地應力、高地溫和高孔隙水壓的三高問題嚴重，沖擊地壓頻發，特別是煤層開采過程中，堅硬頂板不容易垮落，大面積懸頂極易誘發沖擊地壓[1-2]。大同礦區在2016 年發生的采空區大面積垮落事故造成重大人員傷亡[3]。為了避免堅硬頂板的大面積懸頂并且降低巷道周圍的應力集中程度，現場通常采用巷幫的開設卸壓槽、打卸壓鉆孔、頂板爆破卸壓、頂板水力壓裂、開掘卸壓巷等多種卸壓方法破壞堅硬頂板的整體性，將巷道附近的高應力削弱或轉移。其中最常用的卸壓方法主要有爆破卸壓和水壓致裂[2,4]。但水力壓裂弱化堅硬頂板方法存在準備周期長、設備維護費用高、見效慢等缺點。爆破卸壓的方法因其操作簡單而且在采煤工作面的前方安全距離進行，不影響正常的采煤工作，因此在我國煤礦的堅硬頂板工程中得到了廣泛運用[5-6]。

由于超深孔爆破卸壓的爆破孔定位、鉆機定位、鉆孔作業、裝藥和封孔等一系列爆破工藝都是在巷道內部完成的，在爆破過程中，一旦出現爆生氣體泄露、巷道自由面鼓包或在巷道表面形成爆破漏斗等現象，這將破壞頂板的整體性和完整性，存在誘發頂板垮落等事故的安全隱患，因此超深孔爆破的封堵環節尤為重要。但在施工現場的實際操作中，由于技術人員和工人沒有意識到炮孔封堵的重要性，為了減少工作量和節省勞動時間，常常造成封堵效果差、爆破效果也不理想。……