第1期 郭德勇等：瓦斯抽放煤层增透深孔聚能爆破钻孔参数 .19· 成孔壁破碎而发生堵塞，影响抽放效果。因此爆破 将式(2)代入式(8)可得 孔与邻近抽放孔间距不能过小，应保证爆炸应力波 传播到邻近抽放孔时孔壁煤体不发生压缩破坏和反 bP\ a. (9) 射拉伸破坏，则径向压应力峰值(or)max满足 参考邻近可矿区同一煤层顶底板参数实测数据， (ar)max min(Sed,Std). (6) 取顶底板抗拉强度S=5~l0MPa,代入相关参数 式中Sd和Std分别为煤体动抗压强度和动抗拉 计算得到r>0.641.04m,即当爆破孔与顶底板 强度 间距在1.041以上时，可以避免顶底板产生裂隙. 将式(2)代入式(6)整理可得 根据现场试验得到24021工作面聚能爆破后煤层顶 底板效果如表3所示.由表3可知，爆破孔与煤 > min(Scd,Sta) a. (7) 层顶底板最小间距在1.62.0m之间变化，均大于 1.04m,爆破后顶底板没有发生异常.考虑到应充 代入相关参数计算得到r>0.91~1.21m,同 时根据现场聚能爆破试验情况，得到爆破后邻近抽 分利用爆炸能量致裂煤体以优化增透效果，现场试 验时爆破孔应尽量远离顶底板，建议将其布置在煤 放孔效果统计如表2所示.由表2可知：当爆破孔 层中部并保证聚能装药非聚能方向垂直于顶底板. 与邻近抽放孔间距为0.5m时，小于确定的临界下 结合现场试验条件，可将爆破孔与顶底板间距保持 限0.91m,爆破后邻近抽放孔发生塌孔：当间距为 在1.5m以上. 0.9m时，由于处于临界下限边界，爆破后邻近抽放 孔部分发生异常，出现塌孔现象；当间距为1.6m 表3聚能爆破对煤层顶底板的影响 时，大于确定的临界范围，爆破后邻近抽放孔未发 Table 3 Effects of cumulative blasting on the coal seam roof 生异常，为避免塌孔以保证良好的抽放效果，爆破 and floor 孔与邻近抽放孔间距应保持在1.21m以上. 爆破孔编号爆破孔与顶底板最小间距/m爆破后顶底板情况 2.0 无异常 表2聚能爆破对邻近抽放孔的影响 2 1.7 无异常 Table 2 Effects of cumulative blasting on adjacent gas 3 1.6 无异常 4 drainage holes 1.8 无异常 5 2.0 无异常 爆破孔 爆破孔与邻近 爆破后邻近抽 编号 抽放孔间距/m 放孔情况 3.4爆破孔间距 1 1.6 无异常 2 0.9 无异常 聚能爆破后可将爆破影响区沿炮孔径向划分 3 0.5 发生塌孔 为粉碎区、裂隙区和爆破震动区，其中在粉碎区和 0.9 无异常 裂隙区，煤体内形成大量宏观裂隙，透气性明显提 6 0.9 发生部分塌孔 高：在爆破震动区，煤体受到地震波作用没有形成 3.3爆破孔与顶底板间距 明显裂隙，但震动作用促进了煤体内部微裂隙的发 煤层深孔聚能爆破主要应用于煤体致裂以提 育，透气性有所增加.因此在设计爆破孔间距时需 高其透气性，然而当爆破孔与煤层顶底板距离较 要确定爆破震动区范围 近时，爆炸作用可在岩体内产生裂隙，破坏顶底 根据相关研究13-14爆破震动区半径统一用下 板稳定性，给后期回采支护带来隐患.同时由于 式估算： 试验矿井涌水量大，发生突水事故的突水水源主要 R=(1.52.8)/Q. (10) 为顶底板裂隙水，应防止爆破在煤层顶底板产生裂 隙导水通道，分析时不考虑爆破震动对顶底板造成 式中，R为爆破震动区半径，Q为装药量 根据现场试验情况，统一取装药量为2030 的损伤，由于岩石抗拉强度远低于抗压强度，项底 板破坏形式主要表现为在环向拉应力作用下产生径 kg,由式(10)得到爆破震动区半径R=4.18.7m, 向裂隙，因此当应力波传播到煤层顶底板时，为确 而震动区半径峰值Rmax=7.6~8.7m,为避免爆破 保安全应避免径向裂隙产生，此时环向拉应力峰值 孔间距过小造成爆破能量的浪费，分析确定爆破孔 (a)max与顶底板抗拉强度S应满足 间距下限为15m.此外统计分析现场爆破区域内的 瓦斯参数发现，距离爆破孔10m范围内爆破后抽 (o)max <St. (8) 放孔瓦斯流量增幅显著，约为爆破前的23倍，为第 期 郭德勇等 瓦斯抽放煤层增透深孔聚能爆破钻孔参数 成孔壁破碎而发生堵塞 , 影响抽放效果 因此爆破 孔与邻近抽放孔间距不能过小, 应保证爆炸应力波 传播到邻近抽放孔时孔壁煤体不发生压缩破坏和反 射拉伸破坏 , 则径 向压应力峰值 二。, 、满足 将式 代入式 可得 、 六 了' 又可夕 “· 川 , 、 又 , , 式中 强度 将式 和 分别为煤体动抗压强度和动抗拉 代入式 整理可得 尸 、万 》 二一一二二二一一一一二二一丁 万 , 万。一 代入相 关参数计算得到 、 , 同 时根据现场聚能爆破试验情况 , 得到爆破后邻近抽 放孔效果统计如表 所示 由表 可知 当爆破孔 与邻近抽放孔间距为 时, 小于确定的临界下 限 , 爆破后邻近抽放孔发生塌孔 当间距为 时, 由于处于临界下限边界, 爆破后邻近抽放 孔部分发生异常, 出现塌孔现象 当间距为 时, 大于确定的临界范围, 爆破后邻近抽放孔未发 生异常 为避免塌孔 以保证 良好的抽放效果, 爆破 孔与邻近抽放孔 间距应保持在 ,工, 以上 参考邻近矿 区同一煤层顶底板参数实测数据 , 取顶底板抗拉强度 裂一 、 , 代入相 关参数 计算得到 , · 、 , 即当爆破孔与顶底板 间距在 以上时 , 可 以避免顶底板产生裂 隙 根据现场试验得到 工作面聚能爆破后煤层顶 底板效果如表 所 示 由表 可知 , 爆破孔与煤 层顶底板最小间距在 之 间变化, 均大于 , , 爆破后顶底板没有发生异常 考虑到应充 分利用爆炸 能量致裂煤体以优化增透效果, 现场试 验时爆破孔应尽量远离顶底板, 建议将其布置在煤 层中部并保证聚能装药非聚能方 向垂直于顶底板 结合现场试验条件, 可将爆破孔与顶底板间距保持 在 以上 表 聚能爆破对煤层顶底板的影响 一 一 一 一 表 聚能爆破对邻近抽放孔的影响 , 一 爆破孔 爆破孔与邻近 爆破后邻近抽 编号 抽放孔间距 放孔情况 无异常 无异常 发 生塌孔 住 无异常 住 发 生 部分塌 孔 爆破孔与顶底板间距 煤层深 孔聚能爆破主要应用于煤体致裂 以提 高其透气性 , 然而当爆破 孔与煤层顶底板距离较 近时 , 爆炸 作用可 在岩体 内产生裂隙 , 破坏顶底 板稳 定性 , 给后期 回采支护带来隐患 同时由于 试验矿井涌水量大 , 发生突水事故的突水水源主要 为顶底板裂隙水, 应防止爆破在煤层顶底板产生裂 隙导水通道 分析时不考虑爆破震动对顶底板造成 的损伤 , 由于岩石抗拉强度远低于抗压强度, 顶底 板破坏形式主要表现 为在环向拉应力作用下产生径 向裂隙 因此当应力波传播到煤层顶底板时, 为确 保安全应避免径 向裂隙产生 , 此时环向拉应力峰值 。。 、 与顶底板抗拉强度 义 应满足 二。 、 买 爆破孔编号 爆破孔与项底板最小间距 爆破后顶底板情况 无异常 无异常 无异常 无异常 无 异常 爆破孔间距 聚能爆破后可将爆破 影响区沿炮孔径 向划分 为粉碎区 、裂隙区和爆破震动区 其中在粉碎区和 裂隙区, 煤体内形成大量宏观裂隙, 透气性明显提 高 在爆破震动区, 煤体受到地震波作用没有形成 明显裂隙, 但震动作用促进了煤体 内部微裂隙的发 育 , 透气性有所增加 因此在设计爆破孔间距时需 要确定爆破震动区范围 根据相关研 究 `一 爆破震动区半径统一用下 式估算 尺一 一 召口 式中, 为爆破震动区半径, 为装药量 根据现场试验情况 , 统一取装 药量为 、 , 由式 得到爆破震动区半径 、 , 而震动区半径峰值 , 为避免爆破 孔间距过小造成爆破能量的浪费, 分析确定爆破孔 间距下限为 此外统计分析现场爆破区域 内的 瓦斯参数发现 , 距离爆破孔 范围内爆破后抽 放孔瓦斯流量增 幅显著 , 约为爆破前的 倍 , 为