露天预裂爆破技术，基于深孔预裂爆破的厚硬顶板控制实践

露天预裂爆破技术，基于深孔预裂爆破的厚硬顶板控制实践作者联系方式LIU Xiao.Control practice of thick and hard roof based on deep-hole pre-splitting blasting[J].Industry and Mine Automation 2019 45(12):1-6.为有效控制采空区顶板的破断运动，解决厚硬顶板大面积突然来压问题，目前主要采用深孔预裂爆破技术，可促使完整厚硬顶板裂隙的萌生与扩展，有效破坏岩石的整体性，进而控制采空区厚硬顶板的破断。本文以潘北矿11313工作面厚硬顶板为工程背景，采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法，确定了有效深孔预裂爆破厚度，制定了工作面厚硬顶板深孔预裂爆破方案，分析了厚硬顶板不同预裂爆破厚度下围岩应力的演化规律及有效预裂爆破厚度下支承压力分布特性。模拟结果表明：应力拱向运输巷侧旋移且应力拱拱高随爆破厚度的增大而增大，应力拱形态由勺状

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原文发表在《工矿自动化》2019年第12期，欢迎品读。

厚硬顶板具有强度较高、整体性好、节理裂隙不发育等特点，且这类顶板多赋存于煤层或厚度较薄的直接顶上方。煤炭资源采出后，软弱直接顶垮落到采空区，厚硬顶板悬露面积逐渐增大，且在覆岩载荷作用下不能及时垮落，引起采空区瓦斯积聚、煤岩体中集聚大量弹性能、工作面超前支承压力集中系数陡增与煤壁片帮严重等问题。随着工作面继续回采，厚硬顶板悬露距离达到极限垮距时发生破断，大量弹性能突然释放，工作面矿压显现剧烈，采空区瓦斯大量涌出，冲击回采空间，严重威胁工作面安全生产。

为有效控制采空区顶板的破断运动，解决厚硬顶板大面积突然来压问题，目前主要采用深孔预裂爆破技术，可促使完整厚硬顶板裂隙的萌生与扩展，有效破坏岩石的整体性，进而控制采空区厚硬顶板的破断。本文以潘北矿11313工作面厚硬顶板为工程背景，采用理论分析、数值模拟和现场实测的方法，确定了有效深孔预裂爆破厚度，制定了工作面厚硬顶板深孔预裂爆破方案，分析了厚硬顶板不同预裂爆破厚度下围岩应力的演化规律及有效预裂爆破厚度下支承压力分布特性。模拟结果表明：应力拱向运输巷侧旋移且应力拱拱高随爆破厚度的增大而增大，应力拱形态由勺状转变为椭圆状；当基本顶预裂爆破厚度为12 m时，工作面超前支承压力影响范围和超前支承压力峰值距工作面煤壁的距离与爆破前相比分别增大了8.5，18.8 m，超前支承压力集中系数由爆破前的1.67减小为爆破后的1.3。现场监测结果表明：厚硬基本顶预裂爆破后，工作面下部支架最大载荷和平均载荷降低，支架动载系数发生明显波动，煤壁片帮得到有效控制。

引用格式

刘啸.基于深孔预裂爆破的厚硬顶板控制实践[J].工矿自动化 2019 45(12):1-6.

LIU Xiao.Control practice of thick and hard roof based on deep-hole pre-splitting blasting[J].Industry and Mine Automation 2019 45(12):1-6.

作者联系方式

刘啸（1987—），男，安徽寿县人，助理研究员，博士研究生，主要从事矿山压力与岩层控制研究工作，E-mail:lsjz1990@163.com。

责任编辑联系方式

盛男， E-mail:shengnan@cari.com.cn

基于深孔预裂爆破的厚硬顶板控制实践

Control practice of thick and hard roof based on deep-hole pre-splitting blasting

【作者】刘啸

【Author】LIU Xiao

【作者机构】1.煤科集团沈阳研究院有限公司， 辽宁 抚顺113122；2.煤科集团沈阳研究院有限公司 煤矿安全技术国家重点实验室， 辽宁 抚顺113122；3.安徽理工大学 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室， 安徽 淮南232001

【Unit】1.CCTEG Shenyang Research Institute Fushun 113122 China; 2.State Key Laboratory of Coal Mine Safety Technology CCTEG Shenyang Research Institute Fushun 113122 China; 3.State Key Laboratory of Mining Response and Disaster Prevention and Control in Deep Coal Mine Anhui University of Science and Technology Huainan 232001 China

【摘要】针对厚硬顶板工作面开采强矿压问题，以潘北矿11313工作面为工程背景，通过理论分析基本顶破断特性，制定了厚硬基本顶深孔预裂爆破方案，利用数值模拟研究了厚硬基本顶在不同深孔预裂爆破厚度下围岩应力演化规律及有效深孔预裂爆破厚度下超前支承压力分布。模拟结果表明；应力拱向运输巷侧旋移且应力拱拱高随爆破厚度的增大而增大，应力拱形态由勺状转变为椭圆状；当基本顶预裂爆破厚度为12 m时，工作面超前支承压力影响范围和超前支承压力峰值距工作面煤壁的距离与爆破前相比分别增大了8.5，18.8 m，超前支承压力集中系数由爆破前的1.67减小为爆破后的1.3。现场监测结果表明：厚硬基本顶预裂爆破后，工作面下部支架最大载荷和平均载荷降低，支架动载系数发生明显波动，煤壁片帮得到有效控制。

【Abstract】In view of problem of strong mine pressure on working face with thick and hard roof taking 11313 working face of Panbei Mine as engineering background based on theoretical analysis of breakage characteristics of main roof deep-hole pre-splitting blasting scheme of thick and hard main roof was formulated and stress evolution law of surrounding rock under different thickness of deep-hole pre-splitting blasting and distribution of advancing abutment pressure under effective thickness of deep-hole pre-splitting blasting were studied by numerical simulation. The simulation results show that stress arch rotates to the side of transport roadway stress arch height increases with the increase of blasting thickness and stress arch shape changed from spoon to ellipse. When thickness of main roof pre-splitting blasting is 12 m influence range of advancing abutment pressure and distance between peak abutment pressure and coal wall of the working face increase by 8.5 m and 18.8 m respectively compared with that before the blasting and advancing abutment pressure concentration coefficient decrease from 1.67 before blasting to 1.3 after blasting. The field monitoring results show that after the pre-splitting blasting of thick and hard main roof the maximum load and average load of support in lower of working face decrease dynamic load coefficient of support fluctuates significantly and rib spalling of coal wall is effectively controlled.

【关键词】 煤炭开采；厚硬顶板；深孔预裂爆破；顶板破断；矿压；支架载荷；煤壁片帮

【Keywords】coal mining; thick and hard roof; deep-hole pre-splitting blasting; roof breakage; mine pressure; support load; rib spalling of coal wall

【基金项目】国家自然科学基金资助项目（51774010）

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