文档介绍：穿层钻孔预裂爆破煤巷防突技术
郭奉贤，张长喜
(河南理工大学高等职业学院，河南焦作 454000)
摘
要：为了实现高***煤层巷道施工安全、高效，通过对己 15—12010机巷利用
钻孔排放***情
况的分析，提出了穿层钻孔预裂爆破释放煤层***压力和地应力的方法和措 施。实践表明，高抽
巷穿层钻孔的***抽放浓度、流量明显提高，掘进工作面***浓度降低，煤与 ***突出预兆减少，掘进速度加快，取得了较好的效果。关键词：穿层钻孔；预裂 爆破；卸压防突
中图分类号：TD713+
.3文献标识码：B
文章编号：1003— 496X (2010) 06— 0023—031工作面概况
己15—12010机巷位于平宝煤业公司首山一矿
己二采区上部，
西邻一 600m轨道石门、己二采区运输下山及己二采区上部回风巷，东至高沟 逆断层附近，北面紧邻白石山背斜，南面尚未开采。
该工作面标高为：—660 —680m ,埋藏深度790 810m之间。己15- 12010采 面上部戊9—10煤层未开采，下部1 6m处为己16—17煤层。煤层结构单一，
厚度一般在2. 91 ,平均3. 50m。工作面采用锚杆、锚索、金属网、 W
型钢带联合支护。三三布置。
己15煤层***含量高、压力大。***压力为 2. 1
MPa、***含量为17. 5m 3
/to在建井期间，分别于
2006年3月1日、2006年8月1日在己16—17和戊9—10煤层发生2次*** 动力现象。
煤巷掘进防突是矿井安全生产的当务之急。目前常用措施是工作面排放钻孔， 采取措施后仍有突出事故发生。工作面排放钻孔不能从根本上解决应力问题，而穿 层预裂爆破对控制卸压煤巷应力效果明显，因此采取穿层钻孔预裂爆破防突技术。
构造应力分析
突出受地质构造带，尤其是断层影响十分明显。
在矿井已经发生34次的突出中，
80%以上发生在断层带附近（断层前后 30m范围内），在断层带附近
煤层受构造应力影响，发生扭曲、变形、煤体被压酥，强度降低，***涌出速 度加快，涌出量增大，突出危险性随之增大。
2. 2
开掘应力分析
煤层巷道开挖以后，巷道周围附近围岩应力、瓦
斯压力将重新分布，煤体边缘部分将首先遭到破坏，产生卸压，并逐渐向深部 扩展，形成卸压区、应力集中区和原始应力区。在正常情况下的塑性变形区中的煤 体应力处于极限平衡状态。巷道开挖以后，煤层界面或软弱煤层处将首先出现塑性 变形和破坏，应力极限平衡区中的煤体最容易从顶底板岩石间或
软煤层处挤出，并且在软煤层界面上伴随剪应力产生。
3应力划分
煤矿井下采矿作业破坏了原始地层的应力平衡状态，
使煤体中的应力重新分布。一般情况下，在采掘空间形成的较短时间内，首先 在采掘空间界面附近形成较高的集中应力（又称支承压力），当集中应力值达到煤 体的强度极限后，该部分煤体首先发生屈服变形，使集中应力向煤体深部传播，经 过一定时间后，形成卸压区、应力集中区和原始应力区，在这 3个区中，煤体所受
应力和变形性质各有差异。（1）卸压区。由于集中应力（或支承压力）的作用， 使煤体边缘首先被压酥，形成裂隙，造成煤体强度显著降低，承受低于原岩应力， 故称之为卸压区（或应力降低区）。由于煤体被压酥，使集中应力的作用点向煤体 深部转移。根据平煤集团八矿测定产数分析：卸压区的宽度变化在 2 5m之间，主
要与集中应力的大小、煤层厚度和煤层软硬有关。一般
认为，
集中应力越大，煤层厚和煤质软，则卸压区的宽度也越大。
（2）集中应力区。该区可分为塑性变形区和弹性变形区。塑性变形区，由于 煤层与顶底板之间摩
擦力逐渐增加，使煤体所受的水平挤压力增大，此时，煤体受力状态为双向乃 至三角受力状态，其强度增大，所受压力逐渐增高直至集中应力峰值。从峰值应力 在深部煤体，集中应力随着远离煤壁而逐渐衰减，该阶段煤体由于受应力未达到屈 服值，煤体基本上处于弹性变形阶段，故称之为弹性变形区。（ 3）原始应力区。
该阶段煤体由于远离采掘空间，不受采动压力的影响，故而煤体所受应力仍处原岩 应力状态。
另外，巷道上下应力三角区属于应力增加区，应力非常集中，此处最易发生煤 与***压出事故。3
预裂爆破防突原理
在爆炸冲击波和应力波的直接作用下，装药周
围的煤体中将形成空腔区、压碎区、裂隙区和震动区。在压碎区和裂隙区内形 成了辐射状的径向裂隙和圆环状的切向裂隙，一方面中断或减弱了围岩中径向和切 向应力的传递，降低了围岩的应力，有利于***的解吸；另一方面增加了炮孔附近 煤体的透气性，为游离***的抽放创造了条件。在震动区内，虽
然没有形成可见的宏观裂缝，
但爆生气体产生的准静态应力场使煤体中原