综采工作面过硬岩松动爆破技术研究及应用

摘要

在采煤过程中常常遇到复杂多变的地质条件，尤其是当综采机推进至断层区时，由于断层岩石坚固性系数较大（f>6），深部岩石的夹制作用较强，严重损耗了综采机的割煤机具，降低了使用寿命，增加了使用成本，延缓了采煤进度，所以在这种情况下应考虑使用爆破方法达到过断层的目的。然而由于综采工作面空间有限，加之采煤设备和机具较多，且离断层爆破点很近，一般的抛掷爆破会损坏采煤设备，破坏综采环境，因此在这种情况下应选择对岩层进行松动爆破。基于此，如何保证松动爆破的良好效果是一个亟待研究的课题。
　　依托炉峪口矿3807综采工作面回采工程为背景，基于现有的岩石松动爆破理论，重点开展了综采工作面过硬岩松动爆破参数优化的研究，探寻了硬岩松动爆破的最优参数，并通过数值模拟，开展了炮孔堵塞长度、炮孔间距、孔内延期起爆和孔外延期起爆的分析计算，最终以现场收集到的试验数据验证了理论计算，得出了炉峪口矿3807综采工作面过硬岩松动爆破的最优参数。
　　本文通过研究和分析，得出如下结论：
　　1.分析了动载作用和静载作用对岩石影响的不同，阐述了岩石的动力学特性。
　　2.详细探讨了岩石中的爆炸应力波和爆炸气体对岩石的作用过程和影响大小。
　　3.分析了岩石的爆破破碎机理、炸药在岩石中的爆破作用范围和爆破破坏过程，为松动爆破参数的选择提供了理论依据。
　　4.分析了影响松动爆破的主要因素，得出了改善松动爆破效果和控制爆破震动的有效措施。
　　5.运用ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟软件，对松动爆破堵塞长度、松动爆破炮孔距自由面距离、松动爆破多孔孔间延期起爆时间和松动爆破孔内延期起爆时间进行了模拟计算，得出松动爆破堵塞长度为85cm、炮孔距离自由面0.5m时爆破效果最佳，松动爆破多孔孔间延期起爆时间合理，松动爆破孔内延期起爆时间为25ms时爆破性价比最高。为松动爆破工程实践提供了参考依据。
　　6.详细了解了炉峪口矿3807工作面的地质情况和开采条件，结合前期的现场调研及相关爆破方案，开展了五次不同孔网参数的井下松动爆破试验。通过数值模拟结果和现场爆破试验效果对爆破参数进行了数次修正和优化，最终选定了最优松动爆破方案。