陳為強++申晨

摘要： 沖擊地壓誘發(fā)因素較多，一般可以分為三類，即自然的、技術的和組織管理方面的因素，技術因素中主要是開采引起局部應力集中和采動壓力大等。其主要原因是開采系統(tǒng)設計不合理或不完善，或在堅硬頂板條件下，開采導致較大的懸頂，造成較大的應力集中。

關鍵詞：沖擊地壓；爆破；頂板；垮落

中圖分類號：TD82-9 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）016-000-01

一、工作面基本情況

W1121工作面傾斜長度152m，可采走向長度1424m，采高3.2m，放煤厚度6.3m，可采面積216448㎡，工作面傾角平均14°，工作面回采率82%。B2煤層是穩(wěn)定型的特厚煤層.

二、工作面沖擊地壓治理方案

W1121工作面為3號煤礦首采綜放工作面， W1121工作面沖擊地壓防治措施將從頂板、煤層兩方面進行治理，即頂板處理方案和煤層處理方案。頂板處理方案包括：高壓水力定向致裂、超前深孔爆破；煤層處理方案包括：煤層注水、煤層深孔松動爆破、大直徑空孔、煤體卸壓爆破。

（一）頂板處理方案

1.超前深孔預裂爆破

（1）頂板處理高度的確定

W1121工作面采高按平均為Hc=9m，設頂板崩落厚度為Hx，巖石碎脹系數為ξ=1.4，為保證冒落頂板能完全充填采空區(qū)，根據公式計算的Hx=9/（1.4-1）=22.5m。

根據3號煤礦地質條件，B2煤層上部33m處為B3煤層，依據頂板處理高度的計算，為留有一定的富余系數，初步暫定W1121工作面頂板巖層處理范圍為沿工作面頂板至上方25m的垂直高度。由于下部25m是垮落區(qū)存在一定的空隙，剩余的8m巖石在自然垮落后產生的壓力，會得到有效的降解，不會產生較強的沖擊危險性。

（2）爆破參數的確定

①炮孔直徑

采用深孔爆破弱化頂板，一般炮孔直徑在50mm～80mm。當炮孔直徑較小時，裝藥比較困難，而且爆破影響范圍與炮孔爆破直徑成正比關系，炮孔孔徑小爆破效果較差，但當炮孔直徑太大時，封泥困難，會影響爆破效果。W1121工作面深孔爆破炮孔直徑定為Φ75mm。

②組內炮孔間距

炸藥爆炸后，從爆源向外依次形成壓碎區(qū)、裂隙區(qū)和震動區(qū)。計算爆破作用下產生的裂隙區(qū)范圍，可以確定合理的炮孔間距。

不耦合裝藥爆破，作用于孔壁上的徑向應力峰值，根據初始沖擊壓力Pr顯示，、D—分別為炸藥密度和爆速：=1.27×103kg/m3，根據三級煤礦許用乳化炸藥性能指標及規(guī)格，爆速≥2.8×103 m/s， 根據經驗值爆速取值D=4400m/s；

dc、db—分別為炸藥和炮孔直徑，為Φ60mm和Φ75mm；n—爆生氣體碰撞巖壁時產生的應力增大倍數，n=8～12，取12。

式中：巖石的泊松比v=0.2，抗拉強度σt=7.48MPa，三號乳化炸藥密度=1.27g/cm3，衰減指數a=1.3。說明在炮眼直徑為Φ75mm，藥卷直徑在Φ60mm的情況下，炸藥爆炸后形成的裂隙區(qū)半徑為3194mm，直徑為6388mm。則組內炮眼間距取6000～7000mm。

根據上述頂板的力學參數和3號乳化炸藥性能參數，計算結果為裂隙區(qū)直徑大于7000mm。因此，在保證足夠安全的情況下，同時使工作面頂板產生預裂，達到頂板無法出現應力集中的前提下，因此此次組炮間距定為12000mm。

③炮孔深度

炮孔深度主要由頂板的厚度、工作面長度、煤層傾角、孔底距離、孔口距離確定，確定方法是根據這些參數用做圖法進行確定。而炮孔深度不能太深，如炮孔太長在裝藥中會增加很大的困難，且容易出現“卡孔”現象。

④封孔長度

柱狀藥包爆破時，煤巖體抗爆能力隨炮孔深度增加而增加，而炸藥爆煤巖能力與封孔長度和煤巖體抗爆強度有關。若封孔長度過短，抗爆能力降低，在爆炸時會產生拋擲漏斗影響爆破效果，特別是將破壞順槽的穩(wěn)定與支護。

根據一般情況考慮，深孔爆破時封孔長度應為孔深的25～30%，但考慮到爆破點距煤層頂板較近，容易造成架前漏頂事故，根據經驗爆破點應控制在煤層頂板上方4m以上。

⑤炮眼采用ZDY-1000型全液壓坑道鉆機施工，鉆頭為Φ75mm合金鋼鉆頭。

2.頂板超前預裂

煤層頂板是影響沖擊地壓發(fā)生的最重要因素之一。頂板爆破就是將頂板破斷，降低其強度，釋放因壓力而聚集的能量，減少對煤層和支架的沖擊振動。在頂板彎曲下沉時，在條痕處形成拉應力而斷裂。目前超前預裂爆破技術在我礦使用較成熟，在W1121工作面將繼續(xù)使用該項技術處理頂板。

具體施工參數：

（1）設備及工具

鉆機的型號：ZDY1000煤礦用全液壓坑道鉆機，鉆機及配套鉆桿。

（2）炮孔布置及參數

超前開切眼10m處起，每12m一組炮孔，炮眼布置垂直于巷道中心線，確保預爆破超前工作面80m。

（3）裝藥參數及結構

鉆孔采用黃土和水泥錨固劑聯(lián)合封孔。同組1#、2#、3#炮孔必須在全部施工完畢后再進行起爆，上、下順槽炮嚴禁同時起爆，同組1#、2#、3#炮孔應采用孔內并聯(lián)空外串聯(lián)的爆破方式一次爆破。隨工作面推進循環(huán)實施鉆眼放炮工作。

（二）上、下端頭超前預裂爆破

1.端頭超前欲裂爆破原理

為確保工作面在正常回采期間滿足頂板隨采隨冒，避免尾巷超長導致懸頂及時的釋放頂板彈性能，因此對工作面上下端頭頂板進行超前預裂爆破。

2.炮孔布置及施工

（1）炮孔布置

端頭超前預裂孔分別布置在上順槽靠上幫開始施工，下順槽靠上幫開始施工。每組施工兩個鉆孔，孔深20m步距5m。

（2）鉆機型號

鉆機型號：ZDY1000煤礦用全液壓坑道鉆機，鉆機及配套鉆桿。

鉆孔采用黃土和水泥錨固劑聯(lián)合封孔。同組1#、2#炮孔必須在全部施工完畢后再進行起爆，上、下順槽炮嚴禁同時起爆，同組1#、2#炮孔應采用孔內并聯(lián)空外串聯(lián)的爆破方式一次爆破。

三、效果

（一）頂板垮落效果檢驗

微震法。通過微震對頂板微震事件的定位和能量分析，確定采空區(qū)后覆巖活動和垮落特征。

鉆孔窺視法。通過兩個順槽端頭或工作面，施工采空區(qū)方向的鉆孔，利用鉆孔窺視儀進行觀測頂板的垮冒情況。

（二）煤體沖擊危險性解危效果

通過微震監(jiān)測、電磁輻射監(jiān)測、鉆屑監(jiān)測等進行評價。

參考文獻：

[1]邢?？?煤礦支護手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1993.

[2]高延法等.礦山巖體力學[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2000.