第10期 郭德勇等：断层对深孔聚能爆破煤层增透的影响 ·1285· 0.06r ·4爆破孔左侧抽放孔 。4爆破孔右侧抽放孔 5结论 0.05 0.04 (1)断层通过控制爆破煤体介质的动态和准静 0.03 态应力场影响爆破裂隙生成，数值模拟中断层两侧 0.02 应力波分布和裂隙扩展差异显著，断层影响区域增 001 透效果有很大提高. 10 15 (2)断层存在的位置影响爆破裂隙发育.数值 爆破后时间d 模拟结果表明，断层位于裂隙圈外部时裂隙圈半径 图6平煤六矿4聚能爆破孔周边抽放孔瓦斯纯量变化 扩大为原来的1.33倍；现场试验中爆破后断层影响 Fig.6 Average gas pure quantity changes of drainage holes surround- 区增透效果是不受断层影响区域的2.60倍. ing No.4 coal-ed deep-hole cumulative blasting hole in Pingdings- (3)断层控制煤层瓦斯赋存和爆破能量传播 han No.6 Mine 现场试验中爆破孔处于两断层之间，瓦斯赋存不均 力波向周边传播，遇断层后发生反射现象，反射应力 匀和断层对爆破能量的控制作用使得爆破孔发生冲 波与后续应力波叠加，204~208"抽放孔范围内形 孔现象，表明断层对爆破安全性有重要影响. 成应力波叠加区，从而导致此区域煤体破坏加剧，煤 层透气性增加，瓦斯抽放率得到提高.与未受断层 参考文献 影响的210"~215"抽放孔区域形成对比，204"~ [Gong M,Liu W B,Wang D S,et al.Controlled blasting tech- 208"抽放孔瓦斯纯量在0.00476~0.05012m· nique to improve gas pre-drainage effect in a coal mine.Unie Sci min-1,210~215抽放孔瓦斯纯量在0.00074~ Technol Beijing,2006,28(3):223 0.02152m3min1,前者是后者的2.33~6.43倍，平 (龚敏，刘万波，王德胜，等.提高煤矿瓦斯抽放效果的控制 均2.60倍. 爆破技术.北京科技大学学报，2006,28(3)：223) 2] 4.2.2断层对聚能爆破安全性的影响 Luo Y,Shen Z W.Study on mechanism and test of controlled stress relaxation blasting in deep hole.Chin Mech,2006,27 以10爆破孔为例，该孔位置如图7所示.由 (3):469 10爆破孔布孔位置可知，爆破孔左侧20m处存在 (罗勇，沈兆武.深孔控制卸压爆破机理和防突试验研究.力 一落差为1.5m的正断层，爆破孔右侧45m处存在 学季刊，2006,27(3)：469) 一落差为2.2m的正断层.两断层使得此区域构造 B] Li C R,Kang L J,Qi Q X,et al.Numerical simulation of deep- 应力集中，构造煤发育，瓦斯赋存不均匀，且对爆破 hole blasting and its application in mine roof weaken.China C0 al Soc,2009,34(12）:1632 作用都有影响，但左侧断层对爆破作用具有控制作 (李春眷，康立军，齐庆新，等。深孔爆破数值模拟及其在煤 用.受左侧断层影响，爆破影响区域缩小，爆破影响 矿顶板弱化中的应用.煤炭学报，2009,34(12)：1632) 区爆破能量增强，同时受断层影响，在爆炸应力波和 4 Huang W Y,Yan S L,Liu Z G,et al.Research and application 爆生气体综合作用下发生冲孔.相对而言，4爆破 of water gel explosive grain on coal mine gas extraction in coal 孔受断层影响略小，断层仅对爆破增透效果产生影 seam deep hole blasting.J China Coal Soc,2012,37(3):472 (黄文尧，颜事龙，刘泽功，等。煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤 响，未发生冲孔现象 层深孔爆破中的研究与应用.煤炭学报，2012,37(3)：472) H=15m H=2.2m Guo D Y,Lii P F,Pei H B,et al.Numerical simulation on crack propagation of coal bed deep-hole cumulative blasting.China Coal Soc,2012,37(2):274 (郭德勇，吕鹏飞，裴海波，等。煤层深孔聚能裂隙扩展数值 模拟.煤炭学报，2012,37(2)：274) [6 Guo D Y,Lii P F,Shan Z Y,et al.Drilling parameters of deep- hole cumulative blasting to improve coal seam permeability in gas drainage.JUnir Sci Technol Beijing,2013,35(1):16 聚能爆破孔 正断层 瓦斯抽放孔 10聚能爆破孔开孔位置 (郭德勇，吕鹏飞，单智勇，等.瓦斯抽放煤层增透深孔聚能 注：相邻瓦斯抽放孔间距均为3m。 爆破钻孔参数.北京科技大学学报，2013,35(1)：16) ] Chen J P,Gao W X.Blasting Engineering Geology.Beijing:Sei- 图7平煤六矿10煤层深孔聚能爆破孔布孔示意图 ence Press,2005 Fig.7 Schematic diagram of No.10*coal-bed deep-hole cumulative (陈建平，高文学.爆破工程地质学.北京：科学出版社， blasting hole arrangement in Pingdingshan No.6 Mine 2005)第 10 期 郭德勇等: 断层对深孔聚能爆破煤层增透的影响 图 6 平煤六矿 4# 聚能爆破孔周边抽放孔瓦斯纯量变化 Fig． 6 Average gas pure quantity changes of drainage holes surround￾ing No． 4# coal-bed deep-hole cumulative blasting hole in Pingdings￾han No． 6 Mine 力波向周边传播，遇断层后发生反射现象，反射应力 波与后续应力波叠加，204# ～ 208# 抽放孔范围内形 成应力波叠加区，从而导致此区域煤体破坏加剧，煤 层透气性增加，瓦斯抽放率得到提高． 与未受断层 影响的 210# ～ 215# 抽放孔区域形成对比，204# ～ 208# 抽 放 孔 瓦 斯 纯 量 在 0. 00476 ～ 0. 05012 m3 · min － 1，210# ～ 215# 抽放孔瓦斯纯量在 0. 00074 ～ 0. 02152 m3 ·min － 1，前者是后者的 2. 33 ～ 6. 43 倍，平 均 2. 60 倍． 4. 2. 2 断层对聚能爆破安全性的影响 图 7 平煤六矿 10# 煤层深孔聚能爆破孔布孔示意图 Fig． 7 Schematic diagram of No． 10# coal-bed deep-hole cumulative blasting hole arrangement in Pingdingshan No． 6 Mine 以 10# 爆破孔为例，该孔位置如图 7 所示． 由 10# 爆破孔布孔位置可知，爆破孔左侧 20 m 处存在 一落差为 1. 5 m 的正断层，爆破孔右侧 45 m 处存在 一落差为 2. 2 m 的正断层． 两断层使得此区域构造 应力集中，构造煤发育，瓦斯赋存不均匀，且对爆破 作用都有影响，但左侧断层对爆破作用具有控制作 用． 受左侧断层影响，爆破影响区域缩小，爆破影响 区爆破能量增强，同时受断层影响，在爆炸应力波和 爆生气体综合作用下发生冲孔． 相对而言，4# 爆破 孔受断层影响略小，断层仅对爆破增透效果产生影 响，未发生冲孔现象． 5 结论 ( 1) 断层通过控制爆破煤体介质的动态和准静 态应力场影响爆破裂隙生成，数值模拟中断层两侧 应力波分布和裂隙扩展差异显著，断层影响区域增 透效果有很大提高． ( 2) 断层存在的位置影响爆破裂隙发育． 数值 模拟结果表明，断层位于裂隙圈外部时裂隙圈半径 扩大为原来的 1. 33 倍; 现场试验中爆破后断层影响 区增透效果是不受断层影响区域的 2. 60 倍． ( 3) 断层控制煤层瓦斯赋存和爆破能量传播． 现场试验中爆破孔处于两断层之间，瓦斯赋存不均 匀和断层对爆破能量的控制作用使得爆破孔发生冲 孔现象，表明断层对爆破安全性有重要影响． 参 考 文 献 ［1］ Gong M，Liu W B，Wang D S，et al． Controlled blasting tech￾nique to improve gas pre-drainage effect in a coal mine． J Univ Sci Technol Beijing，2006，28( 3) : 223 ( 龚敏，刘万波，王德胜，等． 提高煤矿瓦斯抽放效果的控制 爆破技术． 北京科技大学学报，2006，28( 3) : 223) ［2］ Luo Y，Shen Z W． Study on mechanism and test of controlled stress relaxation blasting in deep hole． Chin Q Mech，2006，27 ( 3) : 469 ( 罗勇，沈兆武． 深孔控制卸压爆破机理和防突试验研究． 力 学季刊，2006，27( 3) : 469) ［3］ Li C Ｒ，Kang L J，Qi Q X，et al． Numerical simulation of deep￾hole blasting and its application in mine roof weaken． J China Coal Soc，2009，34( 12) : 1632 ( 李春睿，康立军，齐庆新，等． 深孔爆破数值模拟及其在煤 矿顶板弱化中的应用． 煤炭学报，2009，34( 12) : 1632) ［4］ Huang W Y，Yan S L，Liu Z G，et al． Ｒesearch and application of water gel explosive grain on coal mine gas extraction in coal seam deep hole blasting． J China Coal Soc，2012，37( 3) : 472 ( 黄文尧，颜事龙，刘泽功，等． 煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤 层深孔爆破中的研究与应用． 煤炭学报，2012，37( 3) : 472) ［5］ Guo D Y，Lü P F，Pei H B，et al． Numerical simulation on crack propagation of coal bed deep-hole cumulative blasting． J China Coal Soc，2012，37( 2) : 274 ( 郭德勇，吕鹏飞，裴海波，等． 煤层深孔聚能裂隙扩展数值 模拟． 煤炭学报，2012，37( 2) : 274) ［6］ Guo D Y，Lü P F，Shan Z Y，et al． Drilling parameters of deep￾hole cumulative blasting to improve coal seam permeability in gas drainage． J Univ Sci Technol Beijing，2013，35( 1) : 16 ( 郭德勇，吕鹏飞，单智勇，等． 瓦斯抽放煤层增透深孔聚能 爆破钻孔参数． 北京科技大学学报，2013，35( 1) : 16) ［7］ Chen J P，Gao W X． Blasting Engineering Geology． Beijing: Sci￾ence Press，2005 ( 陈建平，高 文 学． 爆破工程地质学． 北 京: 科 学 出 版 社， 2005) · 5821 ·