关键词：高瓦斯巷道；顶板爆破；卸压防冲；技术介绍
冲击矿压属于煤矿开挖过程出现的煤岩动力情况之一，属于开采引起的巷道地震，是巷道的重大天然灾害，而且会伴随煤矿开挖深度加大而更加明显。冲击矿压出现的原因十分繁琐。随着开采工作的开展与开采环境的恶化，开采造成的高能量矿震引起了冲击地压的出现，打破了巷道早期平衡状态，特别是在深部复杂地质范围，应力集中性很高，并且矿震规模伴随深度加大而可能增大，进而极易引起冲击矿压的出现。顶板爆破卸压是预防冲击地压的重要方法之一，项目实践效果较好。
1、背景介绍
该矿是高瓦斯矿井，瓦斯种类比较复杂，所采三煤煤层与顶底板通过判断都存在弱冲击倾向性（见表1、表2所示）。具体开采环节，1304机运巷运行时出现一次冲击地压现象，迎头后面10-30米巷道围岩变化，顶底板瞬间移动量大概是30cm，极大威胁生产与开采者安全。
1304作业面是四采区第一次开采作业面（如图1所示），地表标高1335-1538米。作业面回采岩层底板下限高度746米，上限高度965米。厚度7.77-15.7米，平均12.2米，岩层倾角5°-22°，平均倾角为14°。直接顶是泥岩与细砂岩，厚度通常是8-31米，老顶是细砂岩，厚度通常为17-38米。
2、顶板爆破完善设计
1304作业面高瓦斯矿井在距离开切眼135米时，为及早接续开采，暂停高抽巷道掘进，采取迎头瓦斯抽放孔的方法取代，分布方式见图1所示。
2.1深孔爆破指数设计理论
爆破强制性放顶工艺主要包括顺着切眼顶板爆破始终放顶，以及顺风巷、机巷钻平行作业面超前深孔爆破放顶两类[1]。超前松动办法对岩层的地质与工艺条件适用性高，对作业面顺利回采影响很小，所要专用机械少，并让完整性很好的顶板变化成人工裂缝发育的顶板，让难以冒落的顶板变成易冒落顶板，削减采空范围的悬顶面积，减少压力集中。
由于从两巷开始钻孔要求穿越煤层，未避免塌孔不能装药，采取钻孔直径11.3cm的钻机打孔，不但钻孔迅速，并且装药顺利。此次设置钻孔直径选择11.3cm，炸药选择直径6.3cm的矿井瓦斯抽采水胶药柱，雷管选择煤矿允许的毫秒电雷管引爆。
2.2顶板爆破规划参量
（1）无高抽巷区域
作业面超前135米区域内，在1304机巷与1304轨道巷中实行深孔预裂爆破，孔洞顺1304回采工作面顶板于距离切眼20米、40米、60米与95米位置相向分布四组钻孔，每一组三个钻孔，装药量为4kg/m[2]。其中，1号与6号钻孔眼孔深度42米，与煤层为45°夹角，夹角朝着作业面实体煤侧，装药量84千克，装药长度21米，封孔长度为14米；2号与5号中钻孔眼孔深度35米，与煤层为60°夹角，夹角朝着作业面实体煤侧，装药量为72千克，装药长度18米，封孔长度12米；3号与4号钻孔眼孔深度33米，与煤层为70°夹角，夹角朝着作业面实体煤侧，装药量为64千克，装药长度16米，封孔长度11米。钻孔平面图见图2所示。
（2）有高抽巷区域
从作业面一直朝前200米区域，在1304高位巷中实行深孔预裂爆破，顺着1304高位巷至顶板每隔20米相向分布一组钻孔，每组三个钻孔，每孔装药量为3.3千克。其中，1号钻孔眼孔深度41米，和水平方向为42°夹角，夹角朝着作业面实体煤侧，装药量为89.2千克，装药长度27米，封孔长度14米；2号钻孔眼孔深度68米，与水平方位呈23°夹角，夹角朝着作业面实体煤侧，装药量为148.5千克，装药长度45米，封孔长度23米；3号钻孔的孔深为110米，和水平方位呈13°夹角，夹角朝着作业面实体煤侧，装药量为240.9千克，装药长度73米，封孔长度37米。
2.3高抽巷开展顶板爆破介绍
高瓦斯矿井作业面高抽巷布置在顶板岩层中，在高抽巷中开展顶板爆破相较
比于在作业面回采巷道中开展顶板爆破存在如下优势：
（1）爆破孔成孔质量好，有助于装药。在综放作业面顺着底部开采的巷道中开展顶板爆破孔，包含一段孔时煤层孔，特别是当顶板较为破碎时，极易塌孔，限制装药。但在高抽巷中开展顶板爆破孔是全岩石孔，不会产生上述现象。
（2）爆破孔仰角夹角小，实用的爆破长度长。高抽巷自身处在顶板岩层内，分布在顶板的爆破孔时，其仰角夹角明显小于回采巷道分布时的夹角，而且在符合封孔长度条件下，其爆破孔可以得到充分使用，发挥出顶板爆破卸压作用。
（3）避免在回采巷道处理，降低对掘进的制约。在高巷道展开打钻时，钻机与施工者在高抽巷中，对回采巷道的回采影响很小。
3、矿震时空规律介绍
该矿已经设置SOS微震监测器，1304作业面中微震拾振其分布见图1所示。1304作业面从2019年4月15号回采到2019年6月30号，共监测出1239件微震事项。1304作业面回采阶段，在频次上微震事项以能量低于103J小能量事项为主，104J大能量事项仅站1%[3]。但就能量方面来看，尽管能量超过103之上的矿震事项相对减少，但其排出能量很大，根据现场具体情况得知，大能量微震事项对作业面回采空间与地面的影响较大，表示顶板爆破发挥出了卸压功效，顶板破断通过小能量时间排出来，有助于防冲。
为单独分析作业面回采巷道分布顶板爆破与高抽巷爆破质量，逐一统计每区段中微震事项，经过微震事项频次百分比展开比较分析。通过各自的微震事项频次百分比图能够发现，爆破质量效果区别很小，由大能量微震事项看，高抽巷实行顶板爆破卸压孔阶段无104J能量时间，相较于回采巷道开展顶板爆破质量要好。
4、结论分析
（1）经过微震情况探究，顶板爆破明显减小了大能量微震现象的出现，取得了顶板爆破卸压目标，有助于防冲处理。
（2）由大能量矿震观测看，高抽巷开展顶板爆破没有大能量微震现象出现，相较于在回采巷道开展顶板爆破成效更明显。
（3）在高抽巷开展顶板爆破除获得效果较好外，在高抽巷作业面回采还包含爆破成孔效果好、仰角夹角小、有用爆破长度长以及不阻碍作业生产等优势。
参考文献：
[1]吴卫星.高瓦斯矿井高抽巷顶板爆破卸压防冲技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2019(13):38-39+54.
[2]欧阳振华.多级爆破卸压技术防治冲击地压机理及其应用[J].煤炭科学技术,2014,42(10):32-36+74.
[3]薛晓刚. 平煤十一矿深孔爆破防治冲击地压技术研究[D].河南理工大学,2012.
论文作者:黄娇阳
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第21期
论文发表时间:2019/12/16
标签：顶板论文; 作业论文; 夹角论文; 巷道论文; 钻孔论文; 长度论文; 药量论文; 《工程管理前沿》2019年第21期论文;