王海東

(中國地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱 150080)

由于地應(yīng)力的增高，深部煤層開采面臨的沖擊地壓頻率和強(qiáng)度均有所增加。那么，如何解決深部開采條件下煤體的透氣性和應(yīng)力集中成為瓦斯治理的首要問題。在礦井中淺部開采過程中，采用深孔預(yù)裂控制爆破技術(shù)進(jìn)行煤與瓦斯突出及沖擊地壓的防治已取得了非常好的效果；同時，《煤礦井下深孔控制預(yù)裂爆破技術(shù)條件(MT1036-2007)》規(guī)范2007年已經(jīng)發(fā)布，但根據(jù)中淺部埋深情況下，得出的爆破孔與控制孔的相關(guān)參數(shù)在礦井深部開采條件下是否能夠有很好的適用性還有待通過實(shí)踐來檢驗(yàn)。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，采用理論分析、室內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬及與現(xiàn)場工業(yè)試驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究了深孔預(yù)裂控制爆破技術(shù)在礦井深部開采條件下進(jìn)行煤與瓦斯突出及沖擊地壓防治的機(jī)理、影響因素和適用性。論文主要完成了以下工作：

(1) 高應(yīng)力低透氣性煤層深孔預(yù)裂控制爆破增透的影響因素的確定。通過對前人關(guān)于煤巖體爆破研究成果的總結(jié)，結(jié)合深部高應(yīng)力低滲透煤層的賦存特點(diǎn)，為后續(xù)的理論分析、模型實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬和現(xiàn)場工程應(yīng)用研究的順利開展奠定基礎(chǔ)。

(2) 高應(yīng)力低透氣性煤層深孔預(yù)裂控制爆破增透的理論分析。給出了煤體深孔爆破裂紋擴(kuò)展長度的計算公式，為煤層深孔預(yù)裂控制爆破工藝孔間距的確定提供了理論基礎(chǔ)。

(3) 含瓦斯煤體的深孔預(yù)裂控制爆破相似材料模型實(shí)驗(yàn)研究。通過室內(nèi)相似材料模型實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地研究了地應(yīng)力、瓦斯壓力、煤的硬度三個主要影響因素與裂隙擴(kuò)展的關(guān)系；研究了煤體爆破中的孔徑、孔間距等布孔參數(shù)對爆破致裂效果的影響。

(4) 高應(yīng)力低透氣性煤層深孔預(yù)裂控制爆破增透的數(shù)值模擬研究。基于動力有限差分求解模塊，通過數(shù)值模擬的方法，定量地分析了爆炸波和爆生氣體對煤體深孔爆破增透效果的影響。

(5) 高應(yīng)力低透氣性煤層深孔預(yù)裂控制爆破增透的現(xiàn)場工程應(yīng)用。研制了適應(yīng)深部開采條件下高應(yīng)力低透氣性煤層打鉆成孔專用鉆頭；對兩個典型的高地應(yīng)力低滲透高瓦斯煤層進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果的分析，評價了深孔預(yù)裂控制爆破技術(shù)在深部開采低透氣性高瓦斯煤層增透防突、防沖的效果及適用性，同時也得出原規(guī)范及相關(guān)研究中的孔間距5～8 m應(yīng)適當(dāng)減為3～3.5 m。