深孔爆破弱化煤层顶板技术研究..doc

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 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 文献标识码 Research on Technology of Deep-hole Blasting in Roof Weaken YANG Yong-yue ( Anhui Huaibei mining Co., LTD ZhuZhuang coal mine 235047) Abstract: ZhuZhuang coal mining in Ⅱ 646 to take lead to enormous thick stope roof stent mobile difficult problems, using method of deep hole blasting weakening coal seam, reduce regional rock blasting effect strength and elastic modulus, change the roof rock movement rules, become difficult to take for can take roof, roof and according to blasting theory the determination of reasonable blasting parameters, through the mine pressure analysis to identify appropriate step distance. Test results show that the stope after blasting, the stress drop stent is obvious, stents basic can normal movement, achieved the purpose of weakening roof. Key words: Deep-hole blasting; Seam roof ;Roof weaken;Rock strength 1.前言 煤层顶板的岩石强度与煤矿开采的关系密切，难冒顶板给煤矿的安全生产带来很大的安全隐患，如果采空区未冒顶板的面积过大，将会对工作面周围的人员和设备造成很大的威胁，一旦顶板大面积冒落，形成强烈的空气冲击波，造成人员伤亡和设备损毁，所以加强顶板管理对煤矿安全生产有着重要的意义。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[1]。 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。 应力波过后，爆生气体产生准静态应力场，并楔入空腔壁上已张开的裂隙中，在裂隙尖端产生应力集中，使裂隙进一步扩展。在裂隙扩展过程中,爆生气体首先进入张开宽度大、较平直、对气体楔入阻力小的大裂隙中，然后再进入与之连通的小裂隙中，直到其压力降到不足以使裂隙继续扩展为止。爆生气体在岩体内产生的准静态应力随距炮孔中心距离的增加而衰减，因而在岩体内存在爆生气体应力梯度。在爆生气体压力驱动下，裂隙始终朝着应力低的方向扩展,