煤矿顶板深孔爆破封孔长度的确定方法
李东印1
敖良凯2
王伸1
黄传波3
李红斌1
1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南 焦作 454003;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 454003;河南理工大学-焦煤集团智能安全高效开采河南省示范研发中心,河南 焦作 4540032.河南理工大学能源科学与工程学院,河南 焦作 4540033.郑宏恒泰(新密)煤业有限公司,河南新密 452370
摘要：煤矿巷道顶板深孔爆破是切顶沿空留巷、坚硬顶板预裂工程中的重要岩体致裂方法,既要达到爆破切顶效果,又要确保发生不冲孔且爆破后巷道围岩稳定,因此合理确定钻孔封孔长度至关重要.针对当前煤矿切顶爆破钻孔封孔长度缺乏理论依据的问题,首先统计分析了国内部分矿井切顶爆破工程的封孔参数,以爆破钻孔封堵机理和堵塞体在爆破过程中受力特征为基础,建立了深孔爆破数学模型,提出了基于爆破"不冲孔"为约束条件的最短封孔长度计算方法;其次,基于利文斯顿爆破漏斗理论,并结合装药结构,建立了顶板深孔装药爆破漏斗模型,得到了基于"最大内部爆破作用"的深孔爆破最短封孔长度计算方法.采用LS-DYNA分析了爆破后钻孔周围岩石中有效应力分布和裂纹发育情况,确定了基于炸药"最大能量利用率"的末端炸药与堵塞体合理间隔.从防止冲孔、保证爆破效果及减小对巷道顶板破坏影响的角度,提出了基于爆破"不冲孔""最大内部爆破作用""最大能量利用率"的煤矿顶板爆破钻孔合理封孔长度确定三元准则.以朝川矿 22010工作面回风巷爆破切顶为工程背景,依据封孔长度三元准则计算了合理的封孔长度,以巷道顶板表面岩石单元的有效应力为指标,分析了爆破后巷道顶板稳定程度及封孔长度的合理性,并开展现场试验.试验结果表明,基于三元准则所计算的封孔长度不仅避免了冲孔,同时从孔深7m处向孔底生成了贯穿爆破孔的切缝面,切断了目标岩层.研究成果可为煤矿巷道切顶卸压爆破钻孔确定合理封孔长度提供理论依据.
关键词：深孔爆破封孔长度切顶卸压爆破理论封孔参数
分类号：TD235(矿山设计与建设)
资助基金：国家自然科学基金(52204090)河南理工大学安全学科双一流创建国家级重点培育资助项目(AQ20240306)河南理工大学青年创新探索性基金资助项目(NSFRF240302)
论文发表日期：2025-05-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 2367-2383 )
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