[發明專利]一種綜掘工作面過硬巖正斷層爆破方法

在審

• 申請號: 202210095482.8
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114577078A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 喬國棟;劉澤功;高魁;張健玉;傅師貴
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: F42D1/00
• 分類號: F42D1/00;F42D3/04;E21D9/00;G06F30/20
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 何靜

本發明公開一種綜掘工作面過硬巖正斷層爆破方法，包括：S1、根據數值模擬計算的結果，截取數值模型不同時刻的有效應力云圖進行對比分析；S2、構建煤巖模型開展爆破相似模擬實驗；S3、根據正斷層落差推算其構造帶控制范圍；S4、根據爆破規范在斷層工作面上設置聚能爆破孔和控制孔；S5、布置聚能爆破的聚能方向；S6、將聚能藥卷填充至爆破孔中實現定向爆破；S7、裝藥方式采用正向裝藥；S8、爆破弱化硬巖結束綜掘機掘進。本發明能夠安全快速爆破過硬巖正斷層，在正斷層構造區域優選聚能爆破方式破裂硬巖，巖體弱化及巷道支護效果良好，有效解決了普通爆破擾動誘發圍巖失穩等動力災害發生的問題，使巷道掘進得以安全高效的進行。

技術領域

本發明屬于煤礦井下巷道掘進領域，具體涉及一種綜掘工作面過硬巖正斷層爆破方法。

背景技術

隨著煤炭開采機械化水平提高，需要更加高效的巷道掘進技術與之匹配。綜掘機的運用使得軟巖地質環境下的巷道掘進施工效率、施工質量得到了大幅提升。然而如果在工作面遇硬巖斷層時仍直接采用機器掘進，將大大增加掘進難度，降低掘進機截齒使用壽命，增加掘進過程的粉塵產生量。

目前工程上常通過爆破預先弱化硬巖輔助掘進機掘進的方式解決采掘工作面過硬巖斷層這類問題，然而在地質構造區域進行爆破作業容易導致圍巖失穩，甚至誘發煤巖瓦斯動力災害，正斷層構造區域內構造煤發育，構造應力集中，應力分布復雜，由于爆破擾動到該區域發生的漏頂、突出等事故時有發生。目前對于爆破掘進過硬巖正斷層的研究仍然多集中在改變炸藥性能、鉆孔位置、爆破參數等方面，對通過改變爆破方式優化過硬巖正斷層的安全性、高效性的研究暫時還處于空白。

針對上述提出的問題，現設計一種綜掘工作面過硬巖正斷層爆破方法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種綜掘工作面過硬巖正斷層爆破方法，解決了現有技術中先使用普通爆破正斷層硬巖，再使用綜掘機進行截割巖體的方式，容易使得爆破裂紋無序擴展，從而導致擾動到構造區域煤層，誘發煤與瓦斯突出災害的問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種綜掘工作面過硬巖正斷層爆破方法，包括如下步驟：

S1、利用數值模擬軟件模擬在正斷層構造區域使用普通爆破方式爆破，根據數值模擬計算的結果，截取數值模型不同時刻的有效應力云圖進行對比分析，找出有效應力集中區域，有效應力集中區域即為普通爆破擾動正斷層構造危險區域；

S2、利用相似模擬，在實驗室內構建煤巖模型開展爆破相似模擬實驗，根據應力大小、超聲波CT檢測結果，反推所屬正斷層普通爆破會造成的瓦斯突出危險區域；

S3、根據正斷層落差推算其構造帶控制范圍L，L＝4*H，H為正斷層落差， L為距離斷層面的長度，當工作面遇到硬巖時，若硬巖距離斷層面的距離小于L，則工作面進入正斷層構造控制區域，開始使用聚能爆破技術弱化硬巖；

S4、在斷層工作面上設置聚能爆破孔和控制孔，控制孔尺寸和爆破孔尺寸完全相同；

S5、以數值模擬軟件和相似模擬實驗推出的普通爆破造成的瓦斯突出危險區域作為指導，來布置聚能爆破的聚能方向，聚能方向應該避開瓦斯突出危險區域，達到減少擾動瓦斯突出危險區域的目的；

S6、將聚能藥卷填充至爆破孔中實現定向爆破，聚能藥卷由PVC管制成，紫銅藥型罩按照預設聚能方向固定在PVC管內部，使用二級煤礦許用水膠炸藥填充，制成聚能藥卷；

S7、采用正向起爆方式起爆，每個爆破孔安裝并聯的同段毫秒延期電雷管以保證起爆可靠，爆破孔之間采用串聯網絡起爆，雷管引出爆破孔后使用水泥砂漿封孔，控制孔不裝藥為空孔，但為防止泄壓，保證爆生氣體作用效果，需要對控制孔孔口進行封堵；

S8、爆破弱化硬巖結束，使用綜掘機掘進，掘進完后循環往復，直至工作面離開正斷層構造控制區域，即工作面距斷層面距離大于L。