·1284 北京科技大学学报 第36卷 3.2.2煤体单元应力结果及分析 爆炸应力波的传播与煤层深孔聚能爆破增透效果和 爆炸应力波能量主要作用于煤层深孔聚能爆破 安全性有重要影响，本文对煤层深孔聚能爆破有、无 裂隙生成过程，爆生气体能量主要作用于裂隙扩展 断层两种情况下的煤体单元应力分布进行数值模 过程，后者利用前者生成的裂隙通道完成裂隙扩展. 拟，结果如图4所示. b 图4有或无断层煤层深孔聚能爆破过程应力分布云图.()无断层：(b)有断层 Fig.4 Pressure distribution nephograms of structured surface or unstructured surface coal-bed deep-hole cumulative blasting:(a)without fault:(b) with fault 煤层深孔聚能爆破过程应力分布云图模拟结果 为突出煤层，戊煤层为非突出煤层.戊煤层最大 表现了断层的存在对爆炸应力波传播的影响.有断 瓦斯含量7.08m3t-1,最大瓦斯压力0.82MPa 层存在时，爆炸应力波传播的范围被限制在断层左 4.2试验效果分析 侧，从而导致断层左侧区域形成了应力波叠加区，煤 为提高平煤六矿煤层透气性，选取戊煤层为试 体破坏相应加剧，增透效果增加，同时安全性降低. 验煤层，共完成煤层深孔聚能爆破增透试验15次， 另外，煤层深孔聚能爆破过程应力分布云图验证了 试验中聚能爆破的聚能方向均为水平方向，现选取 煤体裂隙尖端的应力集中效应. 部分试验数据进行效果分析. 4 平煤六矿煤层深孔聚能爆破现场试验 4.2.1断层对聚能爆破增透效果的影响 以4爆破孔为例，该孔位置如图5所示，图中H 4.1矿井概况 为断层的落差.对4”爆破孔周边抽放孔的瓦斯参数 平煤股份六矿于1970年投产，2010年生产能 进行分析，对比爆破前后抽放孔平均瓦斯纯量变化， 力核定为3.8M·a,现采煤层为丁5-6、戊s和 结果如图6所示 戊g-o:矿井采用立、斜井多水平混合开拓方式，开 采方法均采用走向长壁下行垮落采煤法，采掘工艺 为综采和综掘.井田位于李口向斜西南翼，锅底山 正断层的北东盘，受其影响，井田基本为一向北东缓 205 209 211213215 202204206208210212214216 倾斜的单斜构造，地层倾角8°~12°，地质构造较简 聚能爆破孔 正断层 单.井田地层自下而上有寒武系、石炭系、二叠系、 瓦斯抽放孔 。4聚能爆破孔开孔位置 三叠系和第四系，现采煤层属于石炭系下石盒子组， 注：相邻瓦斯抽放孔间距均为3m。 自下而上形成戊、丁和丙等煤段，每个煤段为一旋 图5平煤六矿4“聚能爆破孔布孔示意图 回，其岩性组合垂直序列基本为砂岩、砂质泥岩、泥 Fig.5 Schematic diagram of 4*coal-bed deep-hole cumulative blas- 岩和煤层.戊煤层煤厚0~3.72m,平均1.86m,直 ting hole arrangement in Pingdingshan No.6 Mine 接顶板为砂质泥岩和泥岩，老顶为细粒砂岩；底板为 由4爆破孔布孔位置可知，4"爆破孔左侧存在 深灰色泥岩和砂质泥岩，老底为中粒砂岩，属较稳定 一落差为1.5m的正断层，断层经过203抽放孔开 项底板 孔位置沿基本垂直巷帮方向延伸，204"~208抽放 平煤股份六矿为煤与瓦斯突出矿井，戊，-煤层 孔皆位于断层与爆源之间.4爆破孔爆破后爆炸应北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 3. 2. 2 煤体单元应力结果及分析 爆炸应力波能量主要作用于煤层深孔聚能爆破 裂隙生成过程，爆生气体能量主要作用于裂隙扩展 过程，后者利用前者生成的裂隙通道完成裂隙扩展． 爆炸应力波的传播与煤层深孔聚能爆破增透效果和 安全性有重要影响，本文对煤层深孔聚能爆破有、无 断层两种情况下的煤体单元应力分布进行数值模 拟，结果如图 4 所示． 图 4 有或无断层煤层深孔聚能爆破过程应力分布云图． ( a) 无断层; ( b) 有断层 Fig． 4 Pressure distribution nephograms of structured surface or unstructured surface coal-bed deep-hole cumulative blasting: ( a) without fault; ( b) with fault 煤层深孔聚能爆破过程应力分布云图模拟结果 表现了断层的存在对爆炸应力波传播的影响． 有断 层存在时，爆炸应力波传播的范围被限制在断层左 侧，从而导致断层左侧区域形成了应力波叠加区，煤 体破坏相应加剧，增透效果增加，同时安全性降低． 另外，煤层深孔聚能爆破过程应力分布云图验证了 煤体裂隙尖端的应力集中效应． 4 平煤六矿煤层深孔聚能爆破现场试验 4. 1 矿井概况 平煤股份六矿于 1970 年投产，2010 年生产能 力核 定 为 3. 8 Mt·a － 1，现 采 煤 层 为 丁5 － 6、戊8 和 戊9 － 10 ． 矿井采用立、斜井多水平混合开拓方式，开 采方法均采用走向长壁下行垮落采煤法，采掘工艺 为综采和综掘． 井田位于李口向斜西南翼，锅底山 正断层的北东盘，受其影响，井田基本为一向北东缓 倾斜的单斜构造，地层倾角 8° ～ 12°，地质构造较简 单． 井田地层自下而上有寒武系、石炭系、二叠系、 三叠系和第四系，现采煤层属于石炭系下石盒子组， 自下而上形成戊、丁和丙等煤段，每个煤段为一旋 回，其岩性组合垂直序列基本为砂岩、砂质泥岩、泥 岩和煤层． 戊8煤层煤厚 0 ～ 3. 72 m，平均 1. 86 m，直 接顶板为砂质泥岩和泥岩，老顶为细粒砂岩; 底板为 深灰色泥岩和砂质泥岩，老底为中粒砂岩，属较稳定 顶底板． 平煤股份六矿为煤与瓦斯突出矿井，戊9 － 10煤层 为突出煤层，戊8 煤层为非突出煤层． 戊8 煤层最大 瓦斯含量 7. 08 m3 ·t － 1，最大瓦斯压力 0. 82 MPa． 4. 2 试验效果分析 为提高平煤六矿煤层透气性，选取戊8煤层为试 验煤层，共完成煤层深孔聚能爆破增透试验 15 次， 试验中聚能爆破的聚能方向均为水平方向，现选取 部分试验数据进行效果分析． 4. 2. 1 断层对聚能爆破增透效果的影响 以 4# 爆破孔为例，该孔位置如图 5 所示，图中 H 为断层的落差． 对 4# 爆破孔周边抽放孔的瓦斯参数 进行分析，对比爆破前后抽放孔平均瓦斯纯量变化， 结果如图 6 所示． 图 5 平煤六矿 4# 聚能爆破孔布孔示意图 Fig． 5 Schematic diagram of 4# coal-bed deep-hole cumulative blas￾ting hole arrangement in Pingdingshan No． 6 Mine 由 4# 爆破孔布孔位置可知，4# 爆破孔左侧存在 一落差为 1. 5 m 的正断层，断层经过 203# 抽放孔开 孔位置沿基本垂直巷帮方向延伸，204# ～ 208# 抽放 孔皆位于断层与爆源之间． 4# 爆破孔爆破后爆炸应 · 4821 ·